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JP6022331B2 - Camera system - Google Patents
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JP6022331B2 - Camera system - Google Patents

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Description

本発明は、複数のカメラ間での各種カメラパラメータの校正や撮影された物体の形状認識などに用いる基準点として、光源からの照射により形成される照射点をカメラが撮影した画像から自動認識するカメラシステムに関し、特に現実空間における照射点を作業者が容易に設置できるようにしたカメラシステムに関する。   The present invention automatically recognizes an irradiation point formed by irradiation from a light source from an image taken by a camera as a reference point used for calibration of various camera parameters between a plurality of cameras and recognition of the shape of a photographed object. More particularly, the present invention relates to a camera system that enables an operator to easily set an irradiation point in a real space.

監視カメラを用いて人の追跡を行うカメラシステムが研究されている。そのようなカメラシステムを構築する際、カメラの位置や姿勢等のカメラパラメータを求めて、カメラシステムが認識する仮想空間と現実空間である監視空間との対応をとるための調整が必要となる。この調整作業をキャリブレーション(校正)という。   A camera system for tracking a person using a surveillance camera has been studied. When constructing such a camera system, it is necessary to obtain camera parameters such as the position and orientation of the camera and to adjust the correspondence between the virtual space recognized by the camera system and the monitoring space that is the real space. This adjustment work is called calibration.

例えば、キャリブレーションを行うには、カメラ視野内の監視空間に位置計測の基準とする基準点を複数設置し、当該基準点をカメラにて撮影する。そして、撮影した画像から各基準点を検出し、基準点の画像上の検出位置と監視空間における基準点位置との幾何学的関係からカメラパラメータを計測する。   For example, in order to perform calibration, a plurality of reference points serving as reference points for position measurement are set in a monitoring space within the camera field of view, and the reference points are photographed by the camera. Then, each reference point is detected from the photographed image, and camera parameters are measured from the geometric relationship between the detection position of the reference point on the image and the reference point position in the monitoring space.

カメラの位置・姿勢などのカメラパラメータは、基準点の3次元座標を与えれば1台のカメラで計測できるが、複数のカメラの共通視野を利用すれば基準点の3次元座標を与えずに計測できる。すなわち、共通視野に複数の基準点を設置して当該視野を共有する複数のカメラで撮影した各画像から同一基準点を検出し、これらの基準点の検出位置が同一位置であるとの幾何学的関係を利用して各カメラのカメラパラメータを計測できる。   Camera parameters such as camera position and orientation can be measured with a single camera if the 3D coordinates of the reference point are given, but can be measured without giving the 3D coordinates of the reference point if a common field of view of multiple cameras is used. it can. That is, a geometrical feature in which a plurality of reference points are set in a common field of view and the same reference point is detected from each image captured by a plurality of cameras sharing the field of view, and the detection positions of these reference points are the same position. It is possible to measure the camera parameters of each camera by using the relationship.

また、基準点は、このようなキャリブレーション以外に、監視空間に設置されている什器等の3次元位置・形状の計測にも使用される。例えば、什器等の表面に複数の基準点を設置して、カメラで撮影した画像から各基準点を検出し、各基準点とカメラの位置・姿勢との幾何学的関係から什器等の表面に設置した各基準点の3次元位置を求めることによって、什器等の位置や形状を計測することがある。   In addition to such calibration, the reference point is also used for measuring a three-dimensional position / shape of a fixture or the like installed in the monitoring space. For example, a plurality of reference points are set on the surface of a fixture, etc., each reference point is detected from an image captured by a camera, and the geometric relationship between each reference point and the camera position / posture is applied to the surface of the fixture, etc. By obtaining the three-dimensional position of each installed reference point, the position or shape of a fixture or the like may be measured.

従来、かかる基準点を設置するのに、発光装置からスポット光を監視空間に照射し、その照射点を基準点としてカメラのキャリブレーションを実現する画像処理装置が提案されている(特許文献1)。   Conventionally, in order to install such a reference point, there has been proposed an image processing apparatus that irradiates spot light from a light emitting device onto a monitoring space and realizes camera calibration using the irradiated point as a reference point (Patent Document 1). .

特開2004−46772号公報JP 2004-46772 A

ところで、昨今のカメラ価格の下落を受けて、多数の監視カメラを設置して広範囲な監視空間を監視するカメラシステムが提案されている。かかる場合、従来技術のように監視空間の外から発光装置を用いてスポット光を照射して、照射点を設置するのが困難になってくる。このため、携帯型のレーザーポインタ等を作業者が手に持ち、カメラの視野内を移動しながらスポット光を照射して照射点を設置することが考えられる。   By the way, in response to the recent drop in camera prices, a camera system has been proposed in which a large number of surveillance cameras are installed to monitor a wide surveillance space. In such a case, it becomes difficult to irradiate the spot light by using the light emitting device from outside the monitoring space as in the prior art and to set the irradiation point. For this reason, it is conceivable that an operator holds a portable laser pointer or the like and irradiates a spot light while moving in the field of view of the camera to set an irradiation point.

しかしながら、作業者が照射を行ったにもかかわらず以下に述べる原因で一部の照射点が検出されない場合がある。すなわち、照射点の照明環境が明るく、照射点と背景との間に十分な輝度差が得られない場合に検出漏れが生じる。あるいは、照射点の背景の色が明るく、照射点と背景との間に十分な輝度差が得られない場合に検出漏れが生じる。あるいは、照射点が照射者から遠く、照射点の輝度が低下して照射点と背景との間に十分な輝度差が得られない場合に検出漏れが生じる。あるいは、照射点がカメラから遠かったため照射点の像が小さく、照射点がノイズとして除外されて検出漏れが生じる。あるいは、上述した原因のうち複数の原因が複合して検出漏れが生じる。   However, there are cases where some irradiation points are not detected due to the reasons described below even though the operator has performed irradiation. That is, a detection failure occurs when the illumination environment at the irradiation point is bright and a sufficient luminance difference cannot be obtained between the irradiation point and the background. Alternatively, detection failure occurs when the background color of the irradiation point is bright and a sufficient luminance difference cannot be obtained between the irradiation point and the background. Alternatively, a detection omission occurs when the irradiation point is far from the irradiator and the luminance at the irradiation point decreases and a sufficient luminance difference cannot be obtained between the irradiation point and the background. Alternatively, since the irradiation point is far from the camera, the image of the irradiation point is small, and the irradiation point is excluded as noise, resulting in detection omission. Alternatively, a plurality of causes among the above-described causes are combined to cause detection failure.

検出漏れにより照射点の不足が生じると作業者は照射点の再設定を行うことになる。このとき、広い範囲に多数の照射点を設定した作業者が、再設定すべき位置を判断したり、再設定する照射点を確実に検出させる光源位置を判断したりするのは困難であり、特にカメラが多いときや複数の原因が複合したときは一層困難となるという課題があった。   If a shortage of irradiation points occurs due to a detection omission, the operator resets the irradiation points. At this time, it is difficult for an operator who sets a large number of irradiation points in a wide range to determine a position to be reset or to determine a light source position that reliably detects the irradiation point to be reset, In particular, there is a problem that it becomes more difficult when there are many cameras or when multiple causes are combined.

本発明に係るカメラシステムは、所定の空間内を撮影する一又は複数のカメラと、前記カメラが撮影した画像を処理する制御装置と、前記空間内を照射して前記カメラで撮影可能な照射点を形成する移動可能な光源と、を備えて構成されるカメラシステムであって、前記制御装置は、前記照射点の形成が必要な前記空間内の複数の照射要求位置を少なくとも記憶する記憶部と、前記複数の照射要求位置からの距離の和が最小となる位置を、当該複数の照射要求位置へ照射を行う際の推奨光源位置に定める推奨光源位置決定部と、前記推奨光源位置を出力する出力部と、を備える。   A camera system according to the present invention includes one or a plurality of cameras that capture an image of a predetermined space, a control device that processes an image captured by the camera, and an irradiation point that can irradiate the space and can be captured by the camera. A movable light source, and a storage unit that stores at least a plurality of irradiation request positions in the space where the irradiation points need to be formed; A recommended light source position determination unit that determines a position where the sum of the distances from the plurality of irradiation request positions is a minimum as a recommended light source position when irradiating the plurality of irradiation request positions, and outputs the recommended light source position And an output unit.

上記本発明に係るカメラシステムにおいては、前記出力部は前記照射要求位置を出力する構成とすることもできる。   In the camera system according to the present invention, the output unit may output the irradiation request position.

他の本発明に係るカメラシステムにおいては、前記推奨光源位置決定部は、前記画像における前記照射要求位置の輝度値を抽出し、当該輝度値に応じて当該照射要求位置からの前記距離に重みを付けて前記和を算出する。   In another camera system according to the present invention, the recommended light source position determination unit extracts a luminance value of the irradiation request position in the image, and weights the distance from the irradiation request position according to the luminance value. And the sum is calculated.

別の本発明に係るカメラシステムにおいては、前記制御装置は、前記画像を区分した区分領域を単位として前記照射要求位置を設定し前記記憶部に記憶させる要求位置設定部を更に有し、前記推奨光源位置決定部は、前記複数の照射要求位置が隣接した領域である場合には、前記輝度値が低いほど前記距離に対する重みを大きくする。   In another camera system according to the present invention, the control device further includes a request position setting unit that sets the irradiation request position and stores the irradiation request position in units of segmented areas into which the image is divided, and the recommended unit When the plurality of irradiation request positions are adjacent areas, the light source position determination unit increases the weight for the distance as the luminance value is lower.

さらに別の本発明に係るカメラシステムにおいては、前記制御装置は、前記画像を区分した区分領域を単位として前記照射要求位置を設定し前記記憶部に記憶させる要求位置設定部を更に有し、前記推奨光源位置決定部は、前記複数の照射要求位置が離れた領域である場合には、前記輝度値が高いほど前記距離に対する重みを大きくする。   In still another camera system according to the present invention, the control device further includes a request position setting unit that sets the irradiation request position and stores the irradiation request position in units of a segmented area obtained by dividing the image, The recommended light source position determination unit increases the weight with respect to the distance as the luminance value is higher when the plurality of irradiation request positions are separated from each other.

これら本発明に係るカメラシステムにおいては、前記カメラは、前記空間内にて共通視野を有するように複数設置され、前記記憶部は、前記空間内における前記カメラの位置・姿勢を含むカメラパラメータを記憶しており、前記制御装置は、前記カメラが撮影した画像から前記照射点を検出する照射点検出部と、前記照射点を基準にして、前記カメラパラメータを校正する校正部と、を更に有し、前記校正部は、前記複数のカメラが同時に撮影した画像それぞれにて前記照射点検出部が前記照射点として照射点像を検出した場合に、当該複数の照射点像が前記空間における同一位置であるとの拘束条件を適用して前記カメラパラメータを校正する構成とすることができる。   In these camera systems according to the present invention, a plurality of the cameras are installed so as to have a common field of view in the space, and the storage unit stores camera parameters including the position and orientation of the camera in the space. The control device further includes an irradiation point detection unit that detects the irradiation point from an image captured by the camera, and a calibration unit that calibrates the camera parameter based on the irradiation point. The calibration unit detects the irradiation point image at the same position in the space when the irradiation point detection unit detects the irradiation point image as the irradiation point in each of the images simultaneously captured by the plurality of cameras. The camera parameters can be calibrated by applying a constraint condition that exists.

本発明によれば、作業者は照射点をより確実に検出させる光源位置(立ち位置)が分かるので、やり直しや試行錯誤を減らして効率的に照射点を検出でき、校正作業や計測作業が容易・迅速となる。   According to the present invention, since the operator knows the light source position (standing position) for detecting the irradiation point more reliably, the irradiation point can be efficiently detected with less redo and trial and error, and calibration work and measurement work are easy.・ It becomes quick.

本発明の実施形態に係るカメラシステムの概略の構成を示した模式図である。1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a camera system according to an embodiment of the present invention. 監視空間の模式的な平面図である。It is a typical top view of monitoring space. 制御装置の概略の構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the outline of a control apparatus. カメラパラメータのデータ構成をテーブル形式で示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the data structure of a camera parameter in a table format. カメラ2Bとカメラ2Cからなるカメラ対に設定する要求位置の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of the request | requirement position set to the camera pair which consists of the camera 2B and the camera 2C. 照射点を検出し損ねるときの例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example when it fails to detect an irradiation point. 本発明の実施形態に係るカメラシステムの校正処理における画像処理部の動作の概略を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the outline of operation | movement of the image process part in the calibration process of the camera system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るカメラシステムが校正処理にて行う推奨光源位置の提示処理の概略を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the outline of the presentation process of the recommended light source position which the camera system which concerns on embodiment of this invention performs by a calibration process. 照射点情報のデータ構成をテーブル形式で示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the data structure of irradiation point information in a table format. 要求情報のデータ構成をテーブル形式で示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the data structure of request information in a table format. 連鎖判定テーブルのデータ構成をテーブル形式で示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the data structure of a chain determination table in a table format. 各画素の輝度が低いほど大きく重み付けた加重平均位置を推奨光源位置とする場合の例を示す画像領域の模式図である。It is a schematic diagram of the image area | region which shows the example in case the weighted average position weighted so largely that the brightness | luminance of each pixel is made into a recommended light source position. 各画素の輝度が高いほど大きく重み付けた加重平均位置を推奨光源位置とする場合の例を示す画像領域の模式図である。It is a schematic diagram of the image area | region which shows the example in case the weighted average position weighted so heavily that the brightness | luminance of each pixel is high is made into a recommended light source position. 図12に対応する表示部における表示画面の一例である。It is an example of the display screen in the display part corresponding to FIG. 図13に対応する表示部における表示画面の一例である。It is an example of the display screen in the display part corresponding to FIG. 本発明の実施形態に係るカメラシステムの計測処理における動作の概略を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the outline of the operation | movement in the measurement process of the camera system which concerns on embodiment of this invention. 計測処理における照射要求情報の設定例を示す画像領域の模式図である。It is a schematic diagram of the image area | region which shows the example of a setting of the irradiation request information in a measurement process.

以下、本発明の実施の形態(以下実施形態という)であるカメラシステムについて、図面に基づいて説明する。   Hereinafter, a camera system according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings.

[カメラシステム1の構成]
図1は実施形態に係るカメラシステム1の概略の構成を示した模式図である。カメラシステム1は複数のカメラ2(2A,2B,2C,2D,2E,2F,2G,2H)、照射器3、制御装置4、表示部5からなる。図1には照射器3及び表示部5を携帯した作業者10が監視空間内の床面(基準面11)を照射して床面上に光像を形成している様子が示され、また、床面には物体12が設置されている。
[Configuration of Camera System 1]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a camera system 1 according to the embodiment. The camera system 1 includes a plurality of cameras 2 (2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F, 2G, 2H), an irradiator 3, a control device 4, and a display unit 5. FIG. 1 shows a situation where an operator 10 carrying the irradiator 3 and the display unit 5 irradiates the floor surface (reference surface 11) in the monitoring space to form a light image on the floor surface. The object 12 is installed on the floor.

本実施形態においては光像の重心が照射点13である。作業者10は監視空間内を移動して各所に照射点13を設置する。カメラ2は照射点13を撮影して、制御装置4は撮影された画像から照射点13を検出して、カメラ2の校正や物体12の3次元計測を行う。また制御装置4は、照射点13の設置が要求される場所である要求位置(照射要求位置)に、検出されやすい照射点13を形成可能な光源位置(推奨光源位置)を表示部5に出力する。作業者10は表示された立ち位置から照射を行うことにより失敗を減じて効率良く作業を行うことが可能である。   In the present embodiment, the center of gravity of the optical image is the irradiation point 13. The worker 10 moves in the monitoring space and installs irradiation points 13 at various places. The camera 2 captures the irradiation point 13, and the control device 4 detects the irradiation point 13 from the captured image, and performs calibration of the camera 2 and three-dimensional measurement of the object 12. In addition, the control device 4 outputs to the display unit 5 a light source position (recommended light source position) that can form an easily detected irradiation point 13 at a required position (irradiation request position) where the irradiation point 13 is required to be installed. To do. The operator 10 can perform the work efficiently by reducing the failure by performing irradiation from the displayed standing position.

カメラ2は監視カメラであり、各カメラ2は制御装置4に接続される。各カメラ2は少なくとも他の1台のカメラとの間に共通視野を設けて連鎖配置され、複数のカメラ2の視野の和が監視空間となる。カメラ2は作業者10と共に移動する照射点13を所定時間おきに撮影し、撮影した画像を順次、制御装置4に出力する。   The camera 2 is a surveillance camera, and each camera 2 is connected to the control device 4. Each camera 2 is arranged in a chain with at least one other camera providing a common field of view, and the sum of the fields of view of the plurality of cameras 2 becomes a monitoring space. The camera 2 captures the irradiation point 13 that moves together with the worker 10 every predetermined time, and sequentially outputs the captured images to the control device 4.

図1に示す例ではカメラシステム1には8台のカメラ2A,2B,2C,2D,2E,2F,2G,2Hが配置され、制御装置4はそれらカメラにそれぞれA,B,C,…,HというカメラIDを付与して管理する。複数のカメラ2はそれぞれ光軸を鉛直下方へ向けた姿勢で天井に格子状に配置される。図2は監視空間20の模式的な平面図であり、基準面11内での物体12の位置、及び8台のカメラ2(2A〜2H)の配置を「☆」で示している。カメラ2の間隔は、当該カメラの画角を考慮して、隣り合うカメラ同士が共通視野を有するよう設定されている。この例では、カメラ2Aが少なくともカメラ2Bと共通視野を有し、カメラ2Bが少なくともカメラ2A,2Cと共通視野を有し、カメラ2Cが少なくともカメラ2B,2D,2G,2Hと共通視野を有し、カメラ2Dが少なくともカメラ2C,2G,2Hと共通視野を有し、カメラ2Eが少なくともカメラ2Fと共通視野を有し、カメラ2Fが少なくともカメラ2E,2Gと共通視野を有し、カメラ2Gが少なくともカメラ2C,2D,2F,2Hと共通視野を有し、カメラ2Hが少なくともカメラ2C,2D,2Gと共通視野を有する。同図では、カメラ2Bの視野を100bで示し、カメラ2Cの視野を100cで示している。その他のカメラ2の視野は図示を省略している。また、領域200はカメラ2Bの視野100bとカメラ2Cの視野100cとの共通視野を示している。なお、カメラ2の台数は2台以上であれば任意であり、またカメラ2の位置・姿勢は少なくとも共通視野が連鎖する範囲で任意である。   In the example shown in FIG. 1, the camera system 1 includes eight cameras 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F, 2G, and 2H, and the control device 4 includes A, B, C,. A camera ID of H is assigned and managed. The plurality of cameras 2 are arranged in a grid pattern on the ceiling with their optical axes oriented vertically downward. FIG. 2 is a schematic plan view of the monitoring space 20, and the position of the object 12 within the reference plane 11 and the arrangement of the eight cameras 2 (2A to 2H) are indicated by “☆”. The distance between the cameras 2 is set so that adjacent cameras have a common field of view in consideration of the angle of view of the cameras. In this example, camera 2A has at least a common field of view with camera 2B, camera 2B has at least a common field of view with cameras 2A and 2C, and camera 2C has at least a common field of view with cameras 2B, 2D, 2G, and 2H. , Camera 2D has a common field of view with at least cameras 2C, 2G, 2H, camera 2E has a common field of view with at least camera 2F, camera 2F has a common field of view with at least cameras 2E, 2G, and camera 2G has at least The cameras 2C, 2D, 2F, and 2H have a common visual field, and the camera 2H has at least a common visual field with the cameras 2C, 2D, and 2G. In the figure, the field of view of the camera 2B is indicated by 100b, and the field of view of the camera 2C is indicated by 100c. The other visual fields of the camera 2 are not shown. A region 200 indicates a common field of view of the field of view 100b of the camera 2B and the field of view 100c of the camera 2C. Note that the number of cameras 2 is arbitrary as long as it is two or more, and the position and orientation of the camera 2 are arbitrary within a range where at least common fields of view are chained.

照射器3はスポット光を出力する光源であり、例えば、レーザーポインタやコリメートLEDライトなどを用いることができる。照射器3は作業者10により携帯され、作業者10の操作により基準面11あるいは什器等の物体12に光を照射する。この照射により、基準面11あるいは物体12の表面に照射点13が設置される。ちなみに、作業者10は、カメラ2の位置・姿勢の校正作業においては共通視野における基準面11を照射し、物体12の3次元計測作業では共通視野内に存在する物体12を照射する。照射器3は免許不要で簡単に入手・利用可能なものが好適である。   The irradiator 3 is a light source that outputs spot light. For example, a laser pointer or a collimated LED light can be used. The irradiator 3 is carried by the operator 10 and irradiates light to the object 12 such as the reference plane 11 or the fixture by the operation of the operator 10. By this irradiation, an irradiation point 13 is set on the reference surface 11 or the surface of the object 12. Incidentally, the operator 10 irradiates the reference plane 11 in the common visual field in the calibration work of the position and orientation of the camera 2, and irradiates the object 12 existing in the common visual field in the three-dimensional measurement work of the object 12. The irradiator 3 is preferably one that can be easily obtained and used without requiring a license.

制御装置4は各カメラ2とイーサネット(登録商標)等のLANあるいは同軸ケーブル等の配線で接続される。また、表示部5とはブルートゥース等の無線回線で接続される。制御装置4はカメラ2が撮影した画像を取得して当該画像から照射点13を検出する。制御装置4は要求位置における照射点13の検出を妨げない作業者立ち位置を算出し、要求位置と作業者立ち位置とを含めた情報を表示部5に出力する。また検出した照射点13を利用してカメラ2の校正または物体12の計測を行う。   The control device 4 is connected to each camera 2 via a LAN such as Ethernet (registered trademark) or a wiring such as a coaxial cable. The display unit 5 is connected by a wireless line such as Bluetooth. The control device 4 acquires an image taken by the camera 2 and detects the irradiation point 13 from the image. The control device 4 calculates a worker standing position that does not hinder the detection of the irradiation point 13 at the requested position, and outputs information including the requested position and the worker standing position to the display unit 5. The detected irradiation point 13 is used to calibrate the camera 2 or measure the object 12.

表示部5は無線通信インターフェースを備え制御装置4と無線回線で接続される。表示部5は液晶タッチパネルディスプレイ等の画像表示装置と演算装置とからなる表示手段を備え、制御装置4から入力された情報を視認可能に表示する。   The display unit 5 includes a wireless communication interface and is connected to the control device 4 through a wireless line. The display unit 5 includes display means including an image display device such as a liquid crystal touch panel display and an arithmetic device, and displays information input from the control device 4 so as to be visible.

図3は制御装置4の概略の構成を示したブロック図である。制御装置4は、画像取得部40、記憶部41、画像処理部42及び表示通信部(出力部)43からなる。   FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the control device 4. The control device 4 includes an image acquisition unit 40, a storage unit 41, an image processing unit 42, and a display communication unit (output unit) 43.

画像取得部40はカメラ通信部400と同期制御部401とからなり、各カメラ2からの画像を同期させて画像処理部42に出力する。   The image acquisition unit 40 includes a camera communication unit 400 and a synchronization control unit 401, and synchronizes images from the cameras 2 and outputs the images to the image processing unit 42.

カメラ通信部400はカメラ2と通信して各カメラ2が撮影した画像を順次受信する通信インターフェースであり、受信した画像に当該画像を撮影したカメラ2のカメラIDを付与して同期制御部401に出力する。ここで、カメラ2がアナログカメラであれば予め設定した接続端子との対応関係からカメラIDを特定でき、IPカメラであれば予め設定した送信元アドレスとの対応関係からカメラIDを特定できる。   The camera communication unit 400 is a communication interface that communicates with the camera 2 and sequentially receives images captured by each camera 2. The camera ID of the camera 2 that captured the image is assigned to the received image and the synchronization control unit 401 receives the image. Output. Here, if the camera 2 is an analog camera, the camera ID can be specified from the correspondence with a preset connection terminal, and if it is an IP camera, the camera ID can be specified from the correspondence with a preset transmission source address.

同期制御部401はカメラ通信部400が受信した各カメラ2からの画像の撮影時刻を同期させる。具体的には各カメラ2が基準周期よりも十分に短い撮影周期にて画像を撮影及び送信し、同期制御部401は、同時とみなせる程度に設定された許容時間差未満で受信した画像を同期がとれている同時撮影画像とする。同期制御部401は、基準周期ごとに同時撮影画像を抽出し、同時撮影画像どうしに共通のフレーム番号を付与して画像処理部42に出力する。同期制御部401は基準周期ごとに同時撮影画像を抽出するために、少なくとも基準周期の時間だけ各カメラ2からの画像を蓄積するバッファ(不図示)と、同時を判定するために時刻情報を生成する計時手段(不図示)とを備える。基準周期は例えば3fps(frame per second)、撮影周期は例えば15fps、許容時間差は例えば66ms(mili second)とすることができる。なお、同期制御部401から各カメラ2に基準周期ごとに同期パルスを出力して撮影タイミングを直接コントロールしてもよい。   The synchronization control unit 401 synchronizes the image capturing times received by the camera communication unit 400 from the respective cameras 2. Specifically, each camera 2 captures and transmits an image with a capturing period sufficiently shorter than the reference period, and the synchronization control unit 401 synchronizes the received image with less than an allowable time difference set to be considered as simultaneous. It is assumed that the taken simultaneous image is taken. The synchronization control unit 401 extracts a simultaneously shot image for each reference period, assigns a common frame number to the simultaneously shot images, and outputs the same to the image processing unit 42. The synchronization control unit 401 generates a buffer (not shown) that accumulates images from each camera 2 for at least the time of the reference period, and generates time information to determine the coincidence, in order to extract simultaneously shot images for each reference period. Timing means (not shown). For example, the reference period may be 3 fps (frame per second), the imaging period may be 15 fps, and the allowable time difference may be 66 ms (mili second), for example. Note that the synchronization timing may be directly controlled by outputting a synchronization pulse from the synchronization control unit 401 to each camera 2 for each reference period.

記憶部41はROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等のメモリ装置である。記憶部41は各種パラメータ、画像処理部42のプログラム等を記憶し、画像処理部42との間でこれらの情報を入出力する。各種パラメータには、カメラパラメータ410、照射要求情報411、照射限界値412、照射点情報413及び物体計測情報414が含まれる。   The storage unit 41 is a memory device such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory). The storage unit 41 stores various parameters, a program of the image processing unit 42, and the like, and inputs / outputs such information to / from the image processing unit 42. The various parameters include camera parameters 410, irradiation request information 411, irradiation limit values 412, irradiation point information 413, and object measurement information 414.

カメラパラメータ410は各カメラ2の内部パラメータ及び外部パラメータであり、カメラ2のカメラIDと対応付けられている。図4はカメラパラメータ410のデータ構成をテーブル形式で示す模式図である。   The camera parameters 410 are internal parameters and external parameters of each camera 2 and are associated with the camera ID of the camera 2. FIG. 4 is a schematic diagram showing the data structure of the camera parameter 410 in a table format.

内部パラメータは焦点距離、レンズの光学中心位置を含む。図4において例えば、カメラ2Aの焦点距離はf、レンズの光学中心位置はcと表記している。焦点距離及びレンズの光学中心位置は予め正確な値が設定され、カメラ2の校正作業にて変化しない。 Internal parameters include focal length and optical center position of the lens. In FIG. 4, for example, the focal length of the camera 2A is represented as f A , and the optical center position of the lens is represented as c A. Accurate values are set in advance for the focal length and the optical center position of the lens, and do not change during calibration of the camera 2.

外部パラメータは監視空間におけるカメラ2の位置・姿勢の情報を少なくとも含んでおり、具体的には複数のカメラ2に共通する共通座標系(ワールド座標系)で表したカメラ2の設置高、回転行列、並進ベクトル、撮影平面の法線ベクトル、カメラ間距離を含む。   The external parameters include at least information on the position and orientation of the camera 2 in the monitoring space. Specifically, the installation height and rotation matrix of the camera 2 expressed in a common coordinate system (world coordinate system) common to the plurality of cameras 2. , Translation vector, photographing plane normal vector, and inter-camera distance.

ここで、ワールド座標系は監視空間を模した右手直交座標系XYZであり、本実施形態では、Z軸を鉛直上向きに設定し、基準面である床面を高さZ=0とし、基準面におけるカメラAの鉛直下の点を座標原点とする。また、カメラAの画像の水平方向、垂直方向を撮影平面のx軸、y軸とし、当該x軸、y軸を基準面に投影した軸をそれぞれX軸、Y軸とする。   Here, the world coordinate system is a right-handed orthogonal coordinate system XYZ that imitates a monitoring space. In this embodiment, the Z axis is set vertically upward, the floor surface that is the reference surface is set to height Z = 0, and the reference surface The point below the camera A at the vertical is the coordinate origin. In addition, the horizontal direction and the vertical direction of the image of the camera A are the x-axis and y-axis of the photographing plane, and the x-axis and y-axis projected onto the reference plane are the X-axis and Y-axis, respectively.

例えば、カメラ2Bの回転行列Rはカメラ2Bの光軸を中心とした回転を定義する。撮影平面の法線ベクトルnはカメラ2Bの光軸の向きを定義する。また、並進ベクトルはXY面内での2つのカメラ2の相対的な位置関係を定義する2次元ベクトルである。本実施形態では並進ベクトルはカメラ2Aの位置を起点として定義され、例えば、カメラ2Bの並進ベクトルtはカメラ2A,2BそれぞれのXY面内での位置を起点、終点とする。カメラ間距離は基準とするカメラ2からの或るカメラ2の距離であり、両カメラ2のXY面内での距離である。本実施形態ではカメラ間距離はカメラ2Aを基準として定義される。例えば、図4においてカメラ間距離dABはカメラ2A,2B間の距離を示している。なお、カメラ間距離はカメラ2の3次元座標間の距離としてもよい。 For example, the rotation matrix R B of the camera 2B defines the rotation around the optical axis of the camera 2B. The normal vector n B on the imaging plane defines the direction of the optical axis of the camera 2B. The translation vector is a two-dimensional vector that defines the relative positional relationship between the two cameras 2 in the XY plane. Translation vector in the present embodiment is defined the position of the camera 2A starting, for example, the translation vector t B of the camera 2B is starting from a position of the camera 2A, 2B in each XY plane, and the end point. The inter-camera distance is the distance of a certain camera 2 from the reference camera 2 and is the distance in the XY plane of both cameras 2. In the present embodiment, the inter-camera distance is defined with reference to the camera 2A. For example, in FIG. 4, the inter-camera distance d AB indicates the distance between the cameras 2A and 2B. The inter-camera distance may be a distance between the three-dimensional coordinates of the camera 2.

これら外部パラメータのうち、設置高は予め正確な値が設定され、カメラ2の校正作業にて変化しない。回転行列及び撮影平面の法線ベクトルは、設置計画における値である鉛直下向きであることを示す値が初期値として予め設定され、カメラ2の校正作業の対象とされる。並進ベクトル及びカメラ間距離については初期値は設定せず、カメラ2の校正作業にて設定される。   Among these external parameters, the installation height is set to an accurate value in advance and does not change during the calibration work of the camera 2. The rotation matrix and the normal vector of the imaging plane are set in advance as initial values that indicate a vertically downward value, which is a value in the installation plan, and are used as a calibration work target of the camera 2. Initial values are not set for the translation vector and the inter-camera distance, but are set by the calibration operation of the camera 2.

照射要求情報411は、校正や3次元計測のために作業者10に対して照射点13の設置を要求する必要がある監視空間における位置である要求位置と、当該要求位置を同時撮影することが可能なカメラ対とを対応させた情報を含む。照射要求情報411には後述する要求設定部422により、要求位置を表す座標データがカメラ対のカメラIDと対応付けて設定される。要求位置は点または線とすることもできるが領域とするのがよい。要求位置を領域とすることで、カメラシステム1から作業者10への要求は当該領域内の任意位置に照射点13を設置する要求となる。これにより作業者10は照射する的が大きくなるため負担が軽減される。また領域とすることで、特定の要求位置の一部が明る過ぎるときに当該一部を除く残りの部分を当該要求位置として存続させることができる。そこで本実施形態では要求位置を領域とし、以降、各要求位置の領域をエリアとも呼ぶ。後の処理の説明で用いる図10は照射要求情報411のデータ構成を模式的に示しており、同図において要求位置を示す「A5」等の記号は後述するように領域を示すものである。また、照射要求情報411は要求位置への照射点13の設置要件を規定する要求条件を含む。   The irradiation request information 411 can simultaneously photograph a request position that is a position in a monitoring space where it is necessary to request the worker 10 to set the irradiation point 13 for calibration and three-dimensional measurement, and the request position. Contains information associating possible camera pairs. In the irradiation request information 411, coordinate data representing the requested position is set in association with the camera ID of the camera pair by a request setting unit 422, which will be described later. The requested position can be a point or a line, but is preferably an area. By setting the required position as an area, a request from the camera system 1 to the worker 10 becomes a request to set the irradiation point 13 at an arbitrary position in the area. Accordingly, the burden on the operator 10 is reduced because the target of irradiation increases. In addition, by setting the area, when a part of a specific requested position is too bright, the remaining part excluding the part can be continued as the requested position. Therefore, in this embodiment, the requested position is an area, and the area of each requested position is also referred to as an area hereinafter. FIG. 10 used in the description of the subsequent processing schematically shows the data structure of the irradiation request information 411. In FIG. 10, symbols such as “A5” indicating the request position indicate areas as described later. Further, the irradiation request information 411 includes a requirement condition that defines the installation requirement of the irradiation point 13 at the required position.

照射限界値412は照射器3の特性を考慮して事前に設定された照射限界輝度値、及び照射限界距離値である。明るすぎる場所を照射した場合、照射点13と背景の間に十分な輝度差が得られず、照射点13を検出できない可能性が高い。照射限界輝度値は、要求位置が照射点13を検出できないほど明るすぎるか否かを判定するためのしきい値である。また光源から遠すぎる場所も、光像の径が広がることによって単位面積あたりの輝度が低下してしまい、照射点13を検出できない可能性が高い。照射距離限界値は、要求位置が照射点13を検出できないほど遠いか否かを判定するためのしきい値である。   The irradiation limit value 412 is an irradiation limit luminance value and an irradiation limit distance value set in advance in consideration of the characteristics of the irradiator 3. When an excessively bright place is irradiated, a sufficient luminance difference cannot be obtained between the irradiation point 13 and the background, and there is a high possibility that the irradiation point 13 cannot be detected. The irradiation limit luminance value is a threshold value for determining whether or not the required position is too bright to detect the irradiation point 13. Further, at a place too far from the light source, the luminance per unit area decreases due to an increase in the diameter of the optical image, and there is a high possibility that the irradiation point 13 cannot be detected. The irradiation distance limit value is a threshold value for determining whether or not the requested position is so far that the irradiation point 13 cannot be detected.

照射点情報413は後述する照射点検出部420により生成され、概略校正部421、精密校正部424及び物体計測部425が利用する。照射点情報413は基準周期で同期して撮影された複数のカメラ2の撮影画像から検出された照射点13の情報であり、撮影画像にて検出された照射点13の像(照射点像)の検出位置と、当該照射点像を検出した画像に付与されていたカメラID及びフレーム番号とが対応付けられている。後の処理の説明で用いる図9は照射点情報413のデータ構成を模式的に示しており、同図において検出位置を示す(57,90)等は撮影画像における照射点像のx座標とy座標との組を表している。   The irradiation point information 413 is generated by an irradiation point detection unit 420 described later, and is used by the general calibration unit 421, the precision calibration unit 424, and the object measurement unit 425. The irradiation point information 413 is information on the irradiation point 13 detected from the captured images of the plurality of cameras 2 captured in synchronization with the reference period, and an image of the irradiation point 13 (irradiation point image) detected in the captured image. Are associated with the camera ID and the frame number assigned to the image from which the irradiation point image is detected. FIG. 9 used in the description of the subsequent processing schematically shows the data structure of the irradiation point information 413. In FIG. 9, (57, 90) indicating the detection position indicates the x coordinate and y of the irradiation point image in the photographed image. It represents a pair with coordinates.

物体計測情報414は監視空間に存在する物体12の3次元形状を計測して得られた情報であり、物体計測部425が照射点情報413を基に生成する。物体計測情報414はカメラシステム1が監視空間内の人物を検出したり追跡したりするときに背景情報として利用される。   The object measurement information 414 is information obtained by measuring the three-dimensional shape of the object 12 existing in the monitoring space, and is generated by the object measurement unit 425 based on the irradiation point information 413. The object measurement information 414 is used as background information when the camera system 1 detects or tracks a person in the monitoring space.

連鎖判定テーブル415は、後述する精密校正処理の進捗状況の管理に用いられる情報であり、後の処理の説明で用いる図11に示すように、精密校正の対象となるカメラ対と精密校正の完了/未了とが対応付けられたデータ構成を有する。   The chain determination table 415 is information used for managing the progress status of the precision calibration process, which will be described later. As shown in FIG. 11 used in the explanation of the subsequent process, the camera pair to be subjected to precision calibration and the completion of the precision calibration are completed. The data structure is associated with / incomplete.

画像処理部42はCPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、MCU(Micro Control Unit)等の演算装置を用いて構成され、記憶部41からプログラムを読み出して実行することにより照射点検出部420、概略校正部421、要求設定部422、推奨光源位置算出部423、精密校正部424、物体計測部425等として機能する。   The image processing unit 42 is configured using an arithmetic device such as a CPU (Central Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), or an MCU (Micro Control Unit), and detects an irradiation point by reading and executing a program from the storage unit 41. Functions as a unit 420, a general calibration unit 421, a request setting unit 422, a recommended light source position calculation unit 423, a precision calibration unit 424, an object measurement unit 425, and the like.

照射点検出部420はカメラ2が撮影した画像から照射点13を検出する。具体的には、各カメラ2が基準周期で撮影した画像にて照射点像の検出処理が行われ、各照射点像の検出位置を、当該照射点像を検出した画像に付与されていたカメラID及びフレーム番号と対応付けて記憶部41の照射点情報413に記憶させる。検出処理は、背景差分やフレーム間差分にて差分領域を抽出し、抽出した差分領域にラベリング処理を施し、照射器3の光像の大きさに基づき予め設定された大きさ範囲の領域を光像として選別し、選別した光像の重心を照射点13として検出する。上記大きさ範囲について制限を設けることで作業者10に起因する差分領域が除外される。   The irradiation point detection unit 420 detects the irradiation point 13 from the image captured by the camera 2. Specifically, irradiation point image detection processing is performed on images captured by each camera 2 at a reference period, and the detection position of each irradiation point image is assigned to the image from which the irradiation point image is detected. The irradiation point information 413 of the storage unit 41 is stored in association with the ID and the frame number. In the detection process, a difference area is extracted based on a background difference or an inter-frame difference, a labeling process is performed on the extracted difference area, and an area in a size range set in advance based on the size of the light image of the irradiator 3 is emitted. The image is selected as an image, and the center of gravity of the selected light image is detected as the irradiation point 13. By providing a restriction on the size range, the difference area caused by the worker 10 is excluded.

ここで、複数のカメラ2の共通視野に設置された照射点13は基本的には当該複数のカメラ2それぞれにより同時に撮影され、また、作業者10が一時点に設置する照射点13は1つである。よって、照射点情報413にて同一のフレーム番号に対応付けられた照射点13を検索すれば共通視野を有したカメラ対を検出できる。照射点検出部420は照射点情報413から、フレーム番号が同一である照射点ペアを抽出し、抽出した照射点13のカメラIDを共通視野を有するカメラ対として照射要求情報411に記憶させる。   Here, the irradiation point 13 set in the common visual field of the plurality of cameras 2 is basically photographed simultaneously by each of the plurality of cameras 2, and one irradiation point 13 is set at a temporary point by the operator 10. It is. Therefore, by searching for the irradiation point 13 associated with the same frame number in the irradiation point information 413, a camera pair having a common field of view can be detected. The irradiation point detection unit 420 extracts an irradiation point pair having the same frame number from the irradiation point information 413, and stores the camera ID of the extracted irradiation point 13 in the irradiation request information 411 as a camera pair having a common field of view.

本実施形態においてカメラ2の校正作業はおおまかな校正(概略校正)とより精度の高い校正(精密校正)との2段階で行われる。概略校正処理は概略校正部421によって行われ、精密校正処理は精密校正部424によって行われる。概略校正部421及び精密校正部424は、照射点検出部420により生成された照射点情報413に基づいてそれぞれの校正処理を行う。ここで、精密校正部424は概略校正部421よりも多い要求位置での照射点13を用いることで、概略校正より精度の高い校正を行う。   In this embodiment, the calibration operation of the camera 2 is performed in two stages: rough calibration (rough calibration) and higher-precision calibration (precision calibration). The general calibration process is performed by the general calibration unit 421, and the precise calibration process is performed by the precise calibration unit 424. The general calibration unit 421 and the precision calibration unit 424 perform respective calibration processes based on the irradiation point information 413 generated by the irradiation point detection unit 420. Here, the precision calibration unit 424 performs calibration with higher accuracy than the general calibration by using the irradiation points 13 at more required positions than the general calibration unit 421.

概略校正部421及び精密校正部424は、照射点情報413から、同時撮影画像にて共通に検出された照射点像を抽出して、それら照射点像が監視空間における同一位置に対応するとの拘束条件を適用してカメラ2の位置・姿勢を算出し、当該位置・姿勢で各カメラ2のカメラパラメータ410を更新する。具体的には、校正対象とするカメラ対にて検出された照射点像の位置をカメラ2の内部パラメータで歪み補正し、その照射点像の検出位置とカメラ2の設置高とを利用してホモグラフィ行列を導出する。そして、カメラ対ごとのホモグラフィ行列から当該カメラ対をなす各カメラの回転行列、並進ベクトル、撮影平面の法線ベクトル、カメラ間距離を算出し、これらを共通座標系に変換して各カメラ2の位置・姿勢を求める。ホモグラフィ行列を使う位置・姿勢の求め方は「平面シーンの最適三角測量」情報処理学会研究報告.CVIM、2010-CVIM-171(4),1-8,2010-08-11)などにより公知である。また、ホモグラフィ行列を使う方法の他にもエピポーラ幾何を基礎とする各種校正方法を適用可能である。   The general calibration unit 421 and the precision calibration unit 424 extract from the irradiation point information 413 the irradiation point images that are commonly detected in the simultaneously captured images, and restrain that these irradiation point images correspond to the same position in the monitoring space. The position / orientation of the camera 2 is calculated by applying the conditions, and the camera parameter 410 of each camera 2 is updated with the position / orientation. Specifically, the position of the irradiation point image detected by the camera pair to be calibrated is corrected for distortion with the internal parameters of the camera 2, and the detection position of the irradiation point image and the installation height of the camera 2 are used. A homography matrix is derived. Then, a rotation matrix, a translation vector, a normal vector of the imaging plane, and an inter-camera distance of each camera constituting the camera pair are calculated from the homography matrix for each camera pair, and these are converted into a common coordinate system to be used for each camera 2. Find the position / posture. How to find the position and orientation using the homography matrix is known from “Study on Optimal Triangulation of Planar Scene” Information Processing Society of Japan, CVIM, 2010-CVIM-171 (4), 1-8, 2010-08-11) It is. In addition to the method using a homography matrix, various calibration methods based on epipolar geometry can be applied.

物体計測部425は照射点検出部420により同時撮影画像から共通に検出された照射点像が監視空間における同一位置に対応するとの拘束条件を適用して、共通視野に存在する物体12の3次元位置を計測する。物体計測部425による3次元計測機能は、精密校正部424が精密校正処理を終えた後に利用される。すなわちカメラの精密位置・姿勢が記憶部41のカメラパラメータ410に記憶されている状態で3次元計測処理(物体計測処理)は実行される。   The object measurement unit 425 applies a constraint condition that the irradiation point images detected in common from the simultaneously shot images by the irradiation point detection unit 420 correspond to the same position in the monitoring space, and the three-dimensional object 12 existing in the common visual field. Measure the position. The three-dimensional measurement function by the object measurement unit 425 is used after the precision calibration unit 424 has finished the precision calibration process. That is, the three-dimensional measurement process (object measurement process) is executed in a state where the precise position / orientation of the camera is stored in the camera parameter 410 of the storage unit 41.

具体的には、物体計測部425は、カメラパラメータ410により定まるカメラ対の位置・姿勢、及び照射点情報413に記憶されている当該カメラ対が撮影した照射点13の検出位置に三角測量の原理を適用して各照射点13の3次元位置を導出する。また物体計測部425は、照射点13のうち対応する要求位置が共通する複数の照射点13を同一平面上の点とみなして要求位置ごとに当該平面を導出する。さらに物体計測部425は、導出した平面同士の接線を導出し、当該接線を各平面の辺として設定する。なお、監視空間は基準面(床面)、カメラ設置高と同じ高さを有する仮想天井、有限範囲のXY座標で規定した仮想壁からなる立体とし、接線は基準面、仮想天井、仮想壁との間でも導出する。   More specifically, the object measurement unit 425 determines the triangulation principle at the position / posture of the camera pair determined by the camera parameter 410 and the detection position of the irradiation point 13 captured by the camera pair stored in the irradiation point information 413. Is applied to derive the three-dimensional position of each irradiation point 13. Further, the object measuring unit 425 derives a plane for each requested position by regarding a plurality of irradiated points 13 having the same corresponding requested position among the irradiated points 13 as points on the same plane. Further, the object measuring unit 425 derives a tangent line between the derived planes, and sets the tangent line as a side of each plane. The monitoring space is a solid surface composed of a reference surface (floor surface), a virtual ceiling having the same height as the camera installation height, and a virtual wall defined by a finite range of XY coordinates, and a tangent line is defined as a reference surface, a virtual ceiling, and a virtual wall. Derived even between.

物体計測部425は、辺が導出されて輪郭が定義された各平面のデータを物体12の表面を表す3次元形状データとして記憶部41の物体計測情報414に記憶させる。   The object measurement unit 425 stores the data of each plane in which the edge is derived and the contour is defined in the object measurement information 414 of the storage unit 41 as the three-dimensional shape data representing the surface of the object 12.

上述のように概略校正処理、精密校正処理及び物体計測処理は照射点検出部420により検出された照射点13を用いる。要求設定部(要求位置設定部)422は照射点13の設置が要求される複数の要求位置をカメラ2ごとに共通視野内に設定する。具体的には要求設定部422は上述した照射要求情報411を生成し記憶部41に記憶させる。また、要求設定部422は要求情報411を記憶させた後に基準点情報413と照射要求情報411とを逐次参照して、照射点検出部420が共通視野内の各要求位置に存在する照射点13を検出したか否かを確認し、照射点13を検出した場合にのみ当該照射点13が撮影された要求位置を記憶部41から削除する。なお、各処理における要求位置の設定基準は異なり、以下、それぞれについて説明する。   As described above, the irradiation point 13 detected by the irradiation point detector 420 is used in the rough calibration process, the precision calibration process, and the object measurement process. The request setting unit (requested position setting unit) 422 sets a plurality of required positions for which installation of the irradiation point 13 is required within the common visual field for each camera 2. Specifically, the request setting unit 422 generates the above-described irradiation request information 411 and stores it in the storage unit 41. In addition, the request setting unit 422 stores the request information 411 and then sequentially refers to the reference point information 413 and the irradiation request information 411 so that the irradiation point detection unit 420 exists at each request position in the common visual field. Is detected, and only when the irradiation point 13 is detected, the requested position where the irradiation point 13 was photographed is deleted from the storage unit 41. In addition, the setting criteria of the request | requirement position in each process differ, and each is demonstrated below.

(1)概略校正処理における要求位置
共通視野を有するカメラ対の校正処理(概略校正処理及び精密校正処理)において当該共通視野の基準面から複数の照射点13の検出が必要である。本実施形態では上述したように、各カメラ対にホモグラフィ行列を用いた校正を適用する。この場合、カメラ対ごとに同一直線上にない4個以上の照射点13が同時撮影画像から検出されること、また、校正の精度を確保する上でこれらの照射点13は分散していることが望ましい。このことから、対をなす2つのカメラ2で合計8個以上の照射点13の検出が要求される。そこで、要求設定部422は各カメラ2の画像を区分した区分領域を単位として複数の要求位置を設定する。好適な区分の仕方の例は、カメラ2の光軸と撮影平面との交点を中心として画像を放射状に所定角度ごとに区分するというものである。
(1) Required position in rough calibration process In the calibration process (rough calibration process and precision calibration process) of a camera pair having a common field of view, it is necessary to detect a plurality of irradiation points 13 from the reference plane of the common field of view. In this embodiment, as described above, calibration using a homography matrix is applied to each camera pair. In this case, four or more irradiation points 13 that are not on the same straight line for each camera pair are detected from the simultaneously captured image, and these irradiation points 13 are dispersed in order to ensure the accuracy of calibration. Is desirable. For this reason, a total of 8 or more irradiation points 13 are required to be detected by the two cameras 2 in a pair. Therefore, the request setting unit 422 sets a plurality of request positions in units of segmented areas obtained by segmenting the images of the cameras 2. An example of a suitable division method is to divide the image radially at predetermined angles around the intersection of the optical axis of the camera 2 and the imaging plane.

さらに、上記放射状の複数エリアとは別に、カメラ2の画像領域のうち当該カメラ2の光軸と撮影平面との交点が内部に位置した部分を1エリアとして追加設定する区分の仕方が好適である。これにより、放射状の区分の中心部において複数の放射状エリアの密集を回避でき、中心部の狭い領域にて集中して照射点13が検出される事態を排除できる。つまり、検出される照射点13の分散の度合が低くなることを防止でき、校正の精度を確保できる。そこで、本実施形態では、要求設定部422は、各カメラ2の鉛直下近傍に相当する円形の1エリアと、その外側に残るエリアを45度刻みで放射状に区分した8エリアとからなる9エリアを要求位置として設定する。   Further, apart from the plurality of radial areas described above, it is preferable that the image area of the camera 2 is additionally set as a single area where the intersection of the optical axis of the camera 2 and the imaging plane is located inside. . Thereby, it is possible to avoid the crowding of a plurality of radial areas in the central portion of the radial section, and it is possible to eliminate the situation where the irradiation points 13 are detected in a concentrated manner in a narrow region of the central portion. That is, it is possible to prevent the degree of dispersion of the detected irradiation points 13 from being lowered, and to ensure the accuracy of calibration. Therefore, in the present embodiment, the request setting unit 422 includes 9 areas including a circular area corresponding to the vicinity of the bottom of each camera 2 and 8 areas obtained by radially dividing the area remaining outside the camera 2 in 45 degree increments. Is set as the requested position.

図5はこのように設定された要求位置を示す模式図であり、同図はカメラ2Bとカメラ2Cからなるカメラ対に設定する要求位置の例を示している。図5(a),(b)はそれぞれ図2に平面図で示す監視空間20に配置されたカメラ2B,2Cで撮影される画像領域21b,21cを示している。ちなみに、監視空間20のうち画像領域21b,21cに映る範囲は図2に示す監視空間20の平面図ではそれぞれカメラ2B,2Cの視野100b,100cで表される。図5(a)に示すカメラ2Bの画像領域21bには要求位置B1〜B9が示されており、図5(b)に示すカメラ2Cの画像領域21cには要求位置C1〜C9が示されている。具体的には、カメラ2Bの鉛直下近傍に相当する円形の1エリアとして基準面11にて半径RとなるエリアB1を画像領域21bに設定し、カメラ2B及び2Cそれぞれの鉛直下を結ぶ線を0度として45度刻みでエリアB1の周囲の画像領域を放射状に8区分して順にエリアB2〜エリアB9を設定する。同様にカメラ2Cに関して円形の1エリアであるエリアC1とその周囲を放射状に区分したエリアC2〜C9を設定する。   FIG. 5 is a schematic diagram showing the required positions set as described above, and FIG. 5 shows an example of the required positions set for the camera pair composed of the camera 2B and the camera 2C. FIGS. 5A and 5B show image areas 21b and 21c photographed by the cameras 2B and 2C arranged in the monitoring space 20 shown in a plan view in FIG. Incidentally, the range shown in the image areas 21b and 21c in the monitoring space 20 is represented by the fields of view 100b and 100c of the cameras 2B and 2C, respectively, in the plan view of the monitoring space 20 shown in FIG. Requested positions B1 to B9 are shown in the image area 21b of the camera 2B shown in FIG. 5A, and required positions C1 to C9 are shown in the image area 21c of the camera 2C shown in FIG. 5B. Yes. Specifically, an area B1 having a radius R on the reference plane 11 is set as an image area 21b as a circular area corresponding to the vicinity of the camera 2B vertically below, and lines connecting the cameras 2B and 2C vertically below each other are set. The image area around the area B1 is divided into 8 areas in increments of 45 degrees as 0 degrees, and areas B2 to B9 are set in order. Similarly, an area C1 which is one circular area with respect to the camera 2C and areas C2 to C9 obtained by radially dividing the periphery are set.

なお、中心部の円形エリアは放射状エリアを分散させる目的で設定するものであり、その大きさは当該目的を達成できるように定められる。また当該目的から、中心部のエリアは円形に限らず、例えば四角形などの多角形とすることもできる。   The circular area in the center is set for the purpose of dispersing the radial area, and the size thereof is determined so that the object can be achieved. For this purpose, the central area is not limited to a circle but may be a polygon such as a quadrangle.

要求設定部422は各カメラ2について、記憶部41からカメラパラメータ410の初期値を読み出してこれを基に上述のカメラ2の画像領域の区分を行い、概略校正処理における要求位置として9エリアを設定する。そして、カメラ対のカメラ2ごとに上記9エリアのうちいずれか4エリアで照射点13(照射点像)が検出され、カメラ対では合計8エリアにて照射点13(照射点像)が検出されることを要求条件として設定する。なお、1エリアに2個以上の検出は許容する。   For each camera 2, the request setting unit 422 reads the initial value of the camera parameter 410 from the storage unit 41, classifies the image area of the camera 2 based on this, and sets nine areas as the required position in the rough calibration process. To do. Then, for each camera 2 of the camera pair, the irradiation point 13 (irradiation point image) is detected in any four areas of the nine areas, and the irradiation point 13 (irradiation point image) is detected in a total of eight areas in the camera pair. Is set as a requirement. Two or more detections are allowed in one area.

画像領域における要求位置は放射状の区分に限らず、ブロック状(格子状)の区分によっても要求位置を画像領域内にて分散させることができる。   The requested position in the image area is not limited to the radial section, and the requested position can be dispersed in the image area by a block (lattice) section.

(2)精密校正処理における要求位置
上記(1)にて校正処理として一般的に述べた説明は概略校正処理及び精密校正処理に共通であり、本実施形態での要求設定部422は精密校正処理においても上記9エリアを要求位置として設定する。要求設定部422は各カメラ2について、記憶部41から概略校正されたカメラパラメータ410を読み出してこれを基に上述のカメラ2の画像領域の区分を行い、精密校正処理における要求位置として9エリアを設定する。そして、カメラ対のカメラ2ごとに上記9エリアの全てで照射点13(照射点像)が検出され、カメラ対では合計18エリアにて照射点13(照射点像)が検出されることを要求条件として設定する。なお、1エリアに2個以上の検出は許容する。
(2) Required Position in Precision Calibration Process The description generally given as the calibration process in (1) above is common to the rough calibration process and the precision calibration process, and the request setting unit 422 in this embodiment is a precision calibration process. The above nine areas are also set as required positions. For each camera 2, the request setting unit 422 reads the camera parameters 410 roughly calibrated from the storage unit 41, classifies the above-described image area of the camera 2 based on the camera parameters 410, and sets nine areas as required positions in the precision calibration process. Set. For each camera 2 of the camera pair, the irradiation point 13 (irradiation point image) is detected in all nine areas, and the camera pair requires that the irradiation point 13 (irradiation point image) is detected in a total of 18 areas. Set as a condition. Two or more detections are allowed in one area.

すなわち、精密校正処理における要求位置が概略校正処理における要求位置と相違する点は、精密校正処理における要求位置が要求する照射点13の数が概略校正処理におけるより多い点、及びエリアの設定に用いるカメラパラメータ410が概略校正では初期値であるのに対し、精密校正では概略校正された値である点である。   That is, the difference between the required position in the precision calibration process and the required position in the rough calibration process is used for setting the area and the number of irradiation points 13 required by the required position in the precision calibration process and in the area setting. The camera parameter 410 is an initial value in rough calibration, whereas it is a value that is roughly calibrated in precision calibration.

(3)計測処理における要求位置
計測処理における要求位置は、物体12の3次元計測のために必要な照射点13の検出が要求される位置であり、カメラ2のそれぞれが撮影した画像を基に生成される。
(3) Required position in measurement processing The required position in measurement processing is a position where detection of the irradiation point 13 necessary for three-dimensional measurement of the object 12 is required, and is based on images taken by each camera 2. Generated.

本実施形態では、物体表面が平面の集まりであると仮定し、要求設定部422は物体表面を構成する平面と推定される領域を要求位置に設定する。また平面を特定するために、要求設定部422は当該領域ごとに同一直線上にない3個以上の照射点13の検出を要求条件として設定する。   In the present embodiment, it is assumed that the object surface is a collection of planes, and the request setting unit 422 sets an area estimated as a plane constituting the object surface as a required position. In addition, in order to specify a plane, the request setting unit 422 sets detection of three or more irradiation points 13 that are not on the same straight line as the required condition for each region.

具体的には、要求設定部422は各カメラ2の画像を互いに色が類似する隣接画素のまとまりに分割して分割領域それぞれを要求位置に設定する。例えば、画素の色と画素の位置とをパラメータとしてクラスタリングを行うことにより画像を分割することができる。   Specifically, the request setting unit 422 divides the image of each camera 2 into a group of adjacent pixels that are similar in color to each other, and sets each of the divided areas as a required position. For example, an image can be divided by performing clustering using the pixel color and the pixel position as parameters.

別の実施形態では、要求設定部422は各カメラ2の画像にSobelフィルタなどによるフィルタリングを施してエッジ画像を生成し、エッジ画像をそれぞれがエッジに囲まれた閉領域に分割して、分割領域それぞれを要求位置に設定することができる。   In another embodiment, the request setting unit 422 generates an edge image by filtering the image of each camera 2 using a Sobel filter or the like, and divides the edge image into closed regions each surrounded by an edge. Each can be set to a required position.

ここで、作業者10が照射を行っても照射点検出部420が照射点を検出し損ねるときがある。図6は照射点を検出し損ねるときの例を示す模式図である。図6(a)は窓から差し込む直射日光などにより共通視野に明る過ぎる領域14が生じている場合を示している。この場合、この領域14に照射を行っても照射点15とその周囲の背景との間に有意な輝度差が生じないために当該照射点15を検出できない。   Here, even if the operator 10 performs irradiation, the irradiation point detection unit 420 sometimes fails to detect the irradiation point. FIG. 6 is a schematic diagram showing an example when the irradiation point is missed. FIG. 6A shows a case where an area 14 that is too bright is generated in the common visual field due to direct sunlight or the like inserted through a window. In this case, even if this region 14 is irradiated, a significant luminance difference does not occur between the irradiation point 15 and the surrounding background, so that the irradiation point 15 cannot be detected.

図6(b)は光源位置から照射点までの距離が離れ過ぎている場合を示している。この場合、光の減衰及び光像の径が大きくなることによる単位面積当たりの輝度低下により、照射点16とその周囲の背景との間に有意な輝度差が生じないために当該照射点16を検出できない。   FIG. 6B shows a case where the distance from the light source position to the irradiation point is too far. In this case, since there is no significant luminance difference between the irradiation point 16 and the surrounding background due to a decrease in luminance per unit area due to light attenuation and an increase in the diameter of the optical image, the irradiation point 16 is It cannot be detected.

またカメラから照射点までの距離が遠いときも光像が小さくなりすぎてノイズと区別できなくなり当該光像から照射点を検出できない。   Also, when the distance from the camera to the irradiation point is long, the optical image becomes too small to be distinguished from noise, and the irradiation point cannot be detected from the optical image.

さらには、光源位置から照射点までの距離が離れることによる輝度低下と共有視野が明るいこととが複合して検出し損ねることもある。この場合、検出し損ねを生じさせる輝度低下の度合いと明るさの度合いとの組み合わせは様々である。また明るさによる検出し損ねは背景の色そのものが明るいことによっても生じ得る。同様に、カメラから照射点までの距離が離れることによる光像サイズ低下と共通視野の明るさとが複合して検出し損ねる場合など、照射点の検出し損ねは上述した要因の2以上が複合して生じ得る。   Furthermore, a combination of a decrease in luminance due to the distance from the light source position to the irradiation point and a bright shared visual field may fail to be detected. In this case, there are various combinations of the degree of brightness reduction and the degree of brightness that cause detection failure. Further, the detection failure due to the brightness may be caused by the fact that the background color itself is bright. Similarly, in the case where the light image size reduction due to the distance from the camera to the irradiation point and the brightness of the common field of view are combined and fail to detect, the irradiation point detection failure is a combination of two or more of the above factors. Can occur.

これらの検出し損ねは、基本的には要求位置に近づいて照射を行うことにより改善されるが、多数のカメラ2が設置された状態で作業者10が全ての検出し損ねを把握するのは困難である。また、要求位置の1つ1つに近づいて照射を行うのは効率が悪い。   These missed detections are basically improved by irradiating near the required position, but the operator 10 grasps all the missed detections with many cameras 2 installed. Have difficulty. Further, it is inefficient to perform irradiation near each required position.

そこでカメラシステム1は次に説明する推奨光源位置算出部423により要求位置の照射に適した光源位置を算出して作業者10に提示する。つまり、どこから照射すれば確実かつ効率的かを作業者10に提示する。   Therefore, the camera system 1 calculates a light source position suitable for irradiation of the requested position by a recommended light source position calculation unit 423 described below and presents it to the operator 10. In other words, the worker 10 is presented with certainty where irradiation is reliable and efficient.

推奨光源位置算出部423は、注目する要求位置から照射点13を検出するのに適した光源の位置である推奨光源位置を定める推奨光源位置決定部であり、基本的には複数の要求位置からの距離の和が最小となる位置を、当該複数の要求位置へ照射を行う際の推奨光源位置に定める。本実施形態では、精密校正処理または計測処理を行うカメラ対ごとに要求位置の照射に適した光源位置、特に複数の要求位置からの距離が平均的に近い光源位置を推奨光源位置として算出して撮影画像に要求位置及び推奨光源位置を重畳した合成画像を表示通信部43に出力する。   The recommended light source position calculation unit 423 is a recommended light source position determination unit that determines a recommended light source position that is a position of a light source suitable for detecting the irradiation point 13 from the requested position of interest. The position where the sum of the distances is the minimum is determined as the recommended light source position when irradiating the plurality of required positions. In the present embodiment, a light source position suitable for irradiation of the required position for each camera pair that performs precision calibration processing or measurement processing, in particular, a light source position whose distances from a plurality of required positions are close in average is calculated as a recommended light source position. A composite image in which the requested position and the recommended light source position are superimposed on the captured image is output to the display communication unit 43.

これにより1箇所から複数の要求位置に対して確実に照射点13を検出させることのできる光源位置を作業者10に提示できる。その結果、作業者10は当該光源位置から複数の要求位置を照射することによって、照射失敗の回数を減らしつつ効率的に照射点13を設置できるので、作業負担が格段に減少する。   As a result, it is possible to present the operator 10 with a light source position that can reliably detect the irradiation point 13 for a plurality of required positions from one place. As a result, the operator 10 can efficiently set the irradiation point 13 while irradiating a plurality of required positions from the light source position while reducing the number of irradiation failures, so the work load is significantly reduced.

推奨光源位置は複数の要求位置の重心として求めることができる。具体的には推奨光源位置算出部423は撮影画像上で複数の要求位置それぞれに含まれる画素の位置の重心(平均位置)を推奨光源位置として算出する。さらに各要求位置から光源位置までの距離を当該要求位置の明るさで重み付けて重心を算出することによって、作業負担をより減少させることが可能となる。具体的には、推奨光源位置算出部423は撮影画像における要求位置に含まれる画素の輝度値を抽出し、各画素の位置を当該画素の輝度値で重み付けて重心を算出する。重み付けには、暗いほど大きな重み付けを行うべき場合と、明るいほど大きな重み付けを行うべき場合の2種類がある。推奨光源位置の算出処理の内容については後に詳述する。   The recommended light source position can be obtained as the center of gravity of a plurality of required positions. Specifically, the recommended light source position calculation unit 423 calculates the center of gravity (average position) of the pixel positions included in each of the plurality of required positions on the captured image as the recommended light source position. Furthermore, by calculating the center of gravity by weighting the distance from each requested position to the light source position with the brightness of the requested position, the work load can be further reduced. Specifically, the recommended light source position calculation unit 423 extracts the luminance value of the pixel included in the requested position in the captured image, and calculates the center of gravity by weighting the position of each pixel with the luminance value of the pixel. There are two types of weighting: a case where a greater weight should be applied to a darker one and a case where a greater weight should be applied to a brighter one. Details of the recommended light source position calculation process will be described later.

表示通信部43は制御装置4と表示部5との通信を行う通信インターフェースである。表示通信部43は、推奨光源位置算出部423から入力された要求位置の情報及び当該要求位置に対する推奨光源位置の情報を表示部5へ出力する出力部などとして機能する。   The display communication unit 43 is a communication interface that performs communication between the control device 4 and the display unit 5. The display communication unit 43 functions as an output unit that outputs information on the requested position input from the recommended light source position calculating unit 423 and information on the recommended light source position with respect to the requested position to the display unit 5.

[カメラシステム1の校正処理における動作]
図7はカメラシステム1の校正処理における動作の概略を示すフロー図である。また、図8はカメラシステム1が校正処理にて行う推奨光源位置の提示処理の概略を示すフロー図である。図7及び図8を参照してカメラシステム1の校正処理における動作を説明する。
[Operation in Calibration Processing of Camera System 1]
FIG. 7 is a flowchart showing an outline of the operation in the calibration process of the camera system 1. FIG. 8 is a flowchart showing an outline of a recommended light source position presentation process performed by the camera system 1 in the calibration process. The operation in the calibration process of the camera system 1 will be described with reference to FIGS.

カメラ2が設置され制御装置4と表示部5とに電源が投入されると校正動作が始まる。起動直後のカメラパラメータ410は初期値であり概略校正以前の状態である。各カメラ2は自身の視野を順次撮影し、制御装置4に撮影画像を送信する。   When the camera 2 is installed and the control device 4 and the display unit 5 are turned on, the calibration operation starts. Immediately after startup, the camera parameter 410 is an initial value and is in a state before rough calibration. Each camera 2 sequentially captures its field of view and transmits the captured image to the control device 4.

制御装置4の画像取得部40は同時撮影画像を順次、制御装置4の画像処理部42に入力する。この状態にて作業者10は監視空間内を移動しながら照射器3により床面を照射する。   The image acquisition unit 40 of the control device 4 sequentially inputs the simultaneously captured images to the image processing unit 42 of the control device 4. In this state, the worker 10 irradiates the floor with the irradiator 3 while moving in the monitoring space.

画像取得部40から画像処理部42に同時撮影画像が入力されるたびにステップS1からステップS14までの処理が繰り返される。以降、繰り返しの時間単位をフレームと呼ぶ。   Every time a simultaneously captured image is input from the image acquisition unit 40 to the image processing unit 42, the processing from step S1 to step S14 is repeated. Hereinafter, the repeating time unit is referred to as a frame.

画像処理部42は同時撮影画像を取得すると(S1)、照射点検出部420として動作し、各同時撮影画像に差分処理を施して当該同時撮影画像から照射点13(照射点像)を検出する(S2)。照射点検出部420は、検出した照射点13の画像上での座標に当該画像のカメラID及び当該画像のフレーム番号を対応付けて記憶部41の照射点情報413に記憶させる。   When the image processing unit 42 acquires the simultaneously captured image (S1), the image processing unit 42 operates as the irradiation point detection unit 420, performs a difference process on each simultaneously captured image, and detects the irradiation point 13 (irradiation point image) from the simultaneously captured image. (S2). The irradiation point detection unit 420 associates the detected coordinates on the image of the irradiation point 13 with the camera ID of the image and the frame number of the image and stores them in the irradiation point information 413 of the storage unit 41.

次に画像処理部42は、概略校正部421として動作し、新規カメラ対の検出を行う(S3)。すなわち概略校正部421は照射点情報413を検索して、フレーム番号が同一である照射点13に対応付けられたカメラIDの対をカメラ対として抽出し、カメラパラメータ410を参照して、抽出したカメラ対が精密校正対象に設定されていない新規カメラ対であるか否かを確認する。ここで検出されるカメラ対は視野の少なくとも一部を共有しているカメラである。なおフレーム番号が同一である照射点像の対が4つ以上であることを抽出の条件に加えても良い。   Next, the image processing unit 42 operates as the general calibration unit 421 to detect a new camera pair (S3). That is, the general calibration unit 421 searches the irradiation point information 413, extracts a pair of camera IDs associated with the irradiation point 13 having the same frame number as a camera pair, and extracts it with reference to the camera parameter 410. It is confirmed whether or not the camera pair is a new camera pair that is not set as a precision calibration target. The detected camera pair is a camera sharing at least a part of the field of view. In addition, it may be added to the extraction condition that there are four or more pairs of irradiation point images having the same frame number.

1以上の新規カメラ対を検出した場合(S3にて「YES」の場合)、画像処理部42は要求設定部422として動作し、当該各カメラ対に対する概略校正用の照射要求情報411を生成して記憶部41に記憶させる(S4)。具体的には、要求設定部422は新規カメラ対を構成する各カメラ2のカメラパラメータ410を読み出して当該カメラごとに9エリアを設定すると共に、当該カメラ対において照射点13が検出される要求位置の数を各カメラでいずれか4エリア、カメラ対で合計8エリアとする要求条件を設定する。   When one or more new camera pairs are detected (in the case of “YES” in S3), the image processing unit 42 operates as the request setting unit 422, and generates irradiation request information 411 for rough calibration for each camera pair. Is stored in the storage unit 41 (S4). Specifically, the request setting unit 422 reads out the camera parameters 410 of each camera 2 constituting the new camera pair, sets nine areas for each camera, and requests position where the irradiation point 13 is detected in the camera pair. The required condition is set so that the number of cameras is any 4 areas for each camera and 8 areas in total for the camera pairs.

続いて要求設定部422は、新規カメラ対それぞれが概略校正用の要求条件を満たすか否かを確認する(S5)。具体的には、要求設定部422は新規カメラ対の照射点情報413と照射要求情報411とを参照して、当該カメラ対のカメラIDと対応付けられている照射点像の座標が属するエリア(要求位置)を削除し、残っている要求位置の数から既検出のエリアがカメラごとに4エリア以上、合計8エリア以上であるかを確認する。   Subsequently, the request setting unit 422 confirms whether or not each new camera pair satisfies a rough calibration requirement condition (S5). Specifically, the request setting unit 422 refers to the irradiation point information 413 and the irradiation request information 411 of the new camera pair, and the area (to which the coordinates of the irradiation point image associated with the camera ID of the camera pair belong ( (Required position) is deleted, and it is confirmed from the number of remaining requested positions whether the detected areas are 4 areas or more for each camera, that is, a total of 8 areas or more.

新規カメラ対に要求条件を満たすカメラ対が含まれていた場合(S5にて「YES」の場合)、画像処理部42は概略校正部421として動作し当該カメラ対の照射点情報413を用いて概略校正を行い(S6)、校正結果である概略位置・姿勢の値をカメラパラメータ410に書き込んで当該カメラ対を精密校正対象に設定する(S7)。   If the new camera pair includes a camera pair that satisfies the required conditions (in the case of “YES” in S5), the image processing unit 42 operates as the general calibration unit 421 and uses the irradiation point information 413 of the camera pair. Approximate calibration is performed (S6), the approximate position / orientation values as calibration results are written in the camera parameter 410, and the camera pair is set as a precision calibration target (S7).

新規カメラ対を精密校正対象に設定した場合、画像処理部42は要求設定部422として動作し、当該カメラ対に対する精密校正用の照射要求情報411を生成して記憶部41に記憶させる(S8)。すなわち要求設定部422は新規カメラ対を構成する各カメラ2のカメラパラメータ410を読み出して当該カメラごとに9エリアを設定すると共に、当該カメラ対において照射点13が検出される要求位置の数を各カメラで9エリア、カメラ対で合計18エリアとする要求条件を設定する。   When a new camera pair is set as a precision calibration target, the image processing unit 42 operates as the request setting unit 422, generates irradiation request information 411 for precise calibration for the camera pair, and stores it in the storage unit 41 (S8). . That is, the request setting unit 422 reads the camera parameters 410 of each camera 2 constituting the new camera pair, sets nine areas for each camera, and sets the number of requested positions where the irradiation point 13 is detected in each camera pair. The required conditions are set to 9 areas for the camera and 18 areas in total for the camera pair.

ステップS8で設定されるエリアは概略校正されたカメラパラメータ410を用いて算出されるため、ステップS4で設定されるエリアよりも実際のカメラ2の位置・姿勢に適合したエリアとなっている。   Since the area set in step S8 is calculated using the camera parameter 410 roughly calibrated, the area is more suitable for the actual position and orientation of the camera 2 than the area set in step S4.

新規カメラ対が検出されなかった場合(S3にて「NO」の場合)、画像処理部42は現フレームに対するステップS4〜S8の処理をスキップし、ステップS9へ進む。また新規カメラ対は検出されたが概略校正用の要求条件を満たさなかった場合(S5にて「NO」の場合)、画像処理部42は現フレームに対するステップS6〜S8の処理をスキップしステップS9に進む。   When a new camera pair is not detected (in the case of “NO” in S3), the image processing unit 42 skips steps S4 to S8 for the current frame, and proceeds to step S9. If a new camera pair is detected but does not satisfy the rough calibration requirement (in the case of “NO” in S5), the image processing unit 42 skips steps S6 to S8 for the current frame and skips step S9. Proceed to

ここまでの処理により、作業者10が共通視野を4エリア以上照射したカメラ対が順次、画像処理部42によって精密校正対象にリストアップされ、精密校正対象の各カメラ対に対する照射要求情報411が設定される(S8)。   Through the processing so far, the camera pairs irradiated by the operator 10 with a common field of view of four or more areas are sequentially listed as precision calibration targets by the image processing unit 42, and the irradiation request information 411 for each camera pair to be precisely calibrated is set. (S8).

次に画像処理部42は要求設定部422として動作し、精密校正対象のカメラ対のうち精密校正が未了のカメラ対があるか確認し(S9)、未了のカメラ対がある場合には、ステップS2での照射点13の検出結果に基づいて要求位置を更新した上で(S10)、当該カメラ対が精密校正用の要求条件を満たしているか否かを確認する(S11)。具体的には要求設定部422は、カメラパラメータ410を参照して精密校正が未了のカメラ対の有無を確認し(S9)、精密校正未了カメラ対の照射点情報413と照射要求情報411とを参照して、当該カメラ対のカメラIDと対応付けられている照射点13の座標が属するエリア(要求位置)を削除した上で(S10)、残っている要求位置が0個になったか、すなわち照射点13が18エリアで検出されているかを確認する(S11)。   Next, the image processing unit 42 operates as the request setting unit 422 to check whether there is a camera pair that has not been subjected to precision calibration among the camera pairs that are subject to precision calibration (S9). After updating the required position based on the detection result of the irradiation point 13 in step S2 (S10), it is confirmed whether or not the camera pair satisfies the required conditions for precision calibration (S11). Specifically, the request setting unit 422 refers to the camera parameter 410 to check whether there is a camera pair for which precision calibration has not been completed (S9), and irradiation point information 413 and irradiation request information 411 for a camera pair for which precision calibration has not been completed. With reference to the above, after deleting the area (required position) to which the coordinates of the irradiation point 13 associated with the camera ID of the camera pair belong (S10), has the remaining required position reached zero? That is, it is confirmed whether the irradiation point 13 is detected in 18 areas (S11).

精密校正が未了のカメラ対に要求条件を満たすカメラ対が含まれていた場合(S11にて「YES」の場合)、画像処理部42は精密校正部424として動作し当該カメラ対の照射点情報413を用いて精密校正を行い(S13)、校正結果である精密位置・姿勢の値をカメラパラメータ410に書きこむと共に、当該カメラが精密校正済みであることを示す情報を連鎖判定テーブル415に書き込んで、全カメラの精密校正が完了したか否かを確認する(S14)。   When a camera pair that satisfies the required conditions is included in the camera pair that has not been subjected to the precision calibration (in the case of “YES” in S11), the image processing unit 42 operates as the precision calibration unit 424 and the irradiation point of the camera pair. Precision calibration is performed using the information 413 (S13), the value of the precise position / orientation as the calibration result is written in the camera parameter 410, and information indicating that the camera has been precision calibrated is stored in the chain determination table 415. It is written and it is confirmed whether or not the precision calibration of all cameras is completed (S14).

ステップS14にて精密校正部424は、カメラパラメータ410を検索して精密校正済みであるカメラの数をカウントすると共に、連鎖判定テーブル415にて精密校正済みであるカメラ対の接続関係を確認し、カウントが全カメラの台数と一致し且つ孤立しているカメラ対が無ければ全カメラの精密校正が完了したと判定する。全カメラの精密校正が完了した場合(S14にて「YES」の場合)校正処理を終了する(S15)。ちなみに冗長な精密校正対象が設定されていれば精密校正未了カメラ対が残っていても校正完了となることがある。   In step S14, the precision calibration unit 424 searches the camera parameter 410 to count the number of cameras that have been precision calibrated, and confirms the connection relationship of the camera pair that has been precision calibrated in the chain determination table 415. If the count matches the number of all cameras and there are no isolated camera pairs, it is determined that the precision calibration of all the cameras has been completed. When the precision calibration of all the cameras is completed (in the case of “YES” in S14), the calibration process is terminated (S15). By the way, if redundant precision calibration targets are set, calibration may be completed even if there are still uncalibrated camera pairs.

一方、カウントが全カメラの台数より少ない場合または孤立しているカメラ対がある場合は、未完了であるとして処理をステップS1に戻して次フレームの次フレームの同時撮影画像に対する処理を行う(S14にて「NO」→S1)。   On the other hand, if the count is smaller than the total number of cameras or if there is an isolated camera pair, the process is returned to step S1 as incomplete, and the process for the simultaneously shot image of the next frame of the next frame is performed (S14). "NO" → S1).

図9〜図11を参照して、要求条件が満たされた場合(S11にて「YES」の場合)の処理例を説明する。既に述べたように図9,図10,図11はそれぞれ照射点情報413、照射要求情報411及び連鎖判定テーブル415のデータ構成を模式的に表しており、連続する2フレーム間でのそれらの変化を示している。図9(a),図10(a),図11(a)はそれぞれ第41フレームでの状態を示しており、図9(b),図10(b),図11(b)はそれぞれ第42フレームでの状態を示している。   With reference to FIG. 9 to FIG. 11, a processing example when the required condition is satisfied (in the case of “YES” in S11) will be described. 9, 10, and 11 schematically show the data structure of the irradiation point information 413, the irradiation request information 411, and the chain determination table 415, as described above, and their changes between two consecutive frames. Is shown. FIGS. 9 (a), 10 (a), and 11 (a) show states in the 41st frame, respectively, and FIGS. 9 (b), 10 (b), and 11 (b) show the states in the 41st frame, respectively. The state in 42 frames is shown.

第41フレームでの照射点情報413には、照射点検出部420が第1〜41フレームでの撮影にて検出した照射点13の情報が記憶されている(図9(a))。第37フレームから第41フレームまではカメラBとCとの共通視野で照射点13が検出されている。   In the irradiation point information 413 in the 41st frame, information on the irradiation point 13 detected by the irradiation point detection unit 420 in the imaging in the 1st to 41st frames is stored (FIG. 9A). From the 37th frame to the 41st frame, the irradiation point 13 is detected in the common visual field of the cameras B and C.

また、第41フレームまでの間に概略校正部421がカメラ対「A,B」、「A,C」、「B,C」及び「C,D」を概略校正し、その結果、連鎖判定テーブル415にはこれらカメラ対が精密校正対象に設定されたことが記録されている(図11(a))。さらに連鎖判定テーブル415には、カメラ対「A,B」については精密校正部424による精密校正が完了しており、他のカメラ対は精密校正が未了であることが記録されている(図11(a))。   In addition, the rough calibration unit 421 roughly calibrates the camera pairs “A, B”, “A, C”, “B, C”, and “C, D” until the 41st frame, and as a result, the chain determination table. In 415, it is recorded that these camera pairs have been set as precision calibration targets (FIG. 11A). Further, the chain determination table 415 records that the precision calibration by the precision calibration unit 424 has been completed for the camera pair “A, B” and the precision calibration has not been completed for the other camera pairs (FIG. 11 (a)).

第41フレームの時点で、要求設定部422がカメラ対「B,C」に対して当初要求位置として照射要求情報411に設定したエリアB1〜B9及びエリアC1〜C9の18エリアのうち、エリアB3及びC4の2エリアが要求位置として残っている(図10(a))。つまり、以降のフレームでエリアB3及びC4にて照射点13が検出されるとカメラ対「B,C」の精密校正が可能となる。なお、精密校正を完了したカメラ対「A,B」に関する要求位置は既に照射要求情報411から削除されている。   Of the 18 areas of areas B1 to B9 and areas C1 to C9 set in the irradiation request information 411 as the initial request position for the camera pair “B, C” by the request setting unit 422 at the time of the 41st frame, the area B3 2 areas of C4 and C4 remain as required positions (FIG. 10A). That is, when the irradiation point 13 is detected in the areas B3 and C4 in the subsequent frames, the camera pair “B, C” can be precisely calibrated. It should be noted that the required position for the camera pair “A, B” that has completed precision calibration has already been deleted from the irradiation request information 411.

次いで第42フレームでは照射点検出部420がカメラB及びCの画像それぞれから新たに照射点像を検出し、照射点情報413にその検出結果が追記される(図9(b))。要求設定部422は、カメラB側で新たに検出された照射点像がエリアB3内であること、及びカメラC側で新たに検出された照射点像がエリアC4内であることを確認したので、カメラ対「B,C」の要求位置であったエリアB3及びエリアC4を照射要求情報411から削除した(ステップS10、図10(b))。この要求位置更新の結果、カメラ対「B,C」の精密校正に必要な要求位置全てにて照射点13が検出されたことが判定され(ステップS11にて「YES」判定)、精密校正部424はカメラ対「B,C」の照射点情報413を用いて精密校正を行い、精密校正が完了したことを連鎖判定テーブル415に記録した(ステップS13、図11(b))。   Next, in the 42nd frame, the irradiation point detection unit 420 newly detects an irradiation point image from each of the images of the cameras B and C, and the detection result is added to the irradiation point information 413 (FIG. 9B). The request setting unit 422 confirms that the irradiation point image newly detected on the camera B side is in the area B3 and that the irradiation point image newly detected on the camera C side is in the area C4. The area B3 and the area C4 that were the request positions of the camera pair “B, C” were deleted from the irradiation request information 411 (step S10, FIG. 10B). As a result of the update of the required position, it is determined that the irradiation point 13 has been detected at all the required positions necessary for the precision calibration of the camera pair “B, C” (“YES” determination in step S11), and the precision calibration unit 424 performs precision calibration using the irradiation point information 413 of the camera pair “B, C”, and records that the precision calibration is completed in the chain determination table 415 (step S13, FIG. 11B).

このカメラ対「B,C」の精密校正が完了した時点で、精密校正が完了しているカメラ対は「A,B」及び「B,C」の2組である(図11(b))。つまり、カメラID「A」,「B」,「C」の3つのカメラ2について精密校正が終わっている。ここで、カメラ「A」と「C」とはカメラ「B」を介して接続しており、これら3つのカメラ2は接続関係があることが連鎖判定テーブル415に基づいて判定される。   When the precise calibration of the camera pair “B, C” is completed, there are two camera pairs, “A, B” and “B, C”, for which the precision calibration has been completed (FIG. 11B). . That is, the precision calibration is completed for the three cameras 2 with the camera IDs “A”, “B”, and “C”. Here, the cameras “A” and “C” are connected via the camera “B”, and it is determined based on the chain determination table 415 that these three cameras 2 are connected.

この時点でカメラID「D」〜「H」の5つのカメラ2が精密校正未了として残っているので、ステップS14ではまだ全校正完了とは判定されない。なお、連鎖判定テーブル415からカメラ「A」,「B」,「C」は接続関係にあることが判定できるため、連鎖判定テーブル415においてカメラ対「A,C」の精密校正が未了であるとの記録がされていても全校正完了が判定される。つまり、この例では全校正完了の判定に際して、カメラ対「A,C」の精密校正は全校正完了の必須条件とはならない。   At this time, since the five cameras 2 having the camera IDs “D” to “H” remain as incomplete precision calibration, it is not yet determined in step S14 that all calibrations have been completed. Since it can be determined from the chain determination table 415 that the cameras “A”, “B”, and “C” are in a connection relationship, precise calibration of the camera pair “A, C” has not been completed in the chain determination table 415. Even if it is recorded, it is determined that all calibrations have been completed. In other words, in this example, the precise calibration of the camera pair “A, C” is not an indispensable condition for the completion of the entire calibration when determining the completion of the entire calibration.

ステップS9にて精密校正が未了のカメラ対がない場合には(S9にて「NO」の場合)、精密校正部424はステップS10〜S13をスキップしてステップS14の完了確認を行う。   If there is no camera pair that has not been subjected to precision calibration in step S9 (in the case of “NO” in S9), the precision calibration unit 424 skips steps S10 to S13 and confirms completion of step S14.

また、ステップS11にて照射要求情報411を満たすカメラ対が無い場合には(S11にて「NO」の場合)、画像処理部42は推奨立ち位置算出部423として動作し、要求位置への照射点設置のために適した作業者10の立ち位置を算出して作業者10に提示する(S12)。   If there is no camera pair that satisfies the irradiation request information 411 in step S11 (in the case of “NO” in S11), the image processing unit 42 operates as the recommended standing position calculation unit 423 to irradiate the required position. The standing position of the worker 10 suitable for point setting is calculated and presented to the worker 10 (S12).

図8を参照して推奨光源位置の提示処理(S12)を説明する。   The recommended light source position presentation process (S12) will be described with reference to FIG.

まず、推奨光源位置算出部423は、精密校正が未了であるカメラ対の中から表示部5に推奨光源位置を提示する提示カメラ対を1つ選定する(S20)。具体的には推奨光源位置算出部423は、1フレーム前に選定した提示カメラ対を選定することで提示のばたつきを抑制する。これにより作業者10が現在共通視野を照射しているカメラ対が選定されるので作業者10の無駄な移動を減じることができる。推奨光源位置算出部423は、次フレームでの選定に備えて、現フレームにて選定した提示カメラ対を記憶部41に記憶させておく。   First, the recommended light source position calculation unit 423 selects one presentation camera pair that presents the recommended light source position on the display unit 5 from the camera pairs for which precision calibration has not been completed (S20). Specifically, the recommended light source position calculation unit 423 suppresses presentation flutter by selecting a presentation camera pair selected one frame before. As a result, the camera pair that the worker 10 is currently irradiating the common field of view is selected, so that unnecessary movement of the worker 10 can be reduced. The recommended light source position calculation unit 423 stores the presentation camera pair selected in the current frame in the storage unit 41 in preparation for selection in the next frame.

一方、1フレーム前に選定した提示カメラ対から一定期間新たな照射点13が検出されないときは提示カメラ対を変更する。すなわち、この場合には推奨光源位置算出部423は照射点情報413を参照してフレーム番号が最新である照射点像に対応付けられたカメラIDの精密校正未了カメラ対を選定する。   On the other hand, when a new irradiation point 13 is not detected for a certain period from the pair of presentation cameras selected one frame before, the pair of presentation cameras is changed. That is, in this case, the recommended light source position calculation unit 423 refers to the irradiation point information 413 to select a camera ID that has not been precisely calibrated for the camera ID associated with the irradiation point image with the latest frame number.

次に推奨光源位置算出部423は、提示カメラ対の照射要求情報411を参照して、当該カメラ対を構成するカメラのうち要求位置が多い方のカメラを、推奨光源位置を提示する提示カメラに選定する(S21)。また、次フレームでの選定に備えて推奨光源位置算出部423は現フレームにて選定した提示カメラを記憶部41に記憶させておく。なお、要求位置が同数の場合は1フレーム前に選定した提示カメラを選定することで提示のばたつきを抑制する。要求位置の数と前回提示カメラの条件を課しても提示カメラ対の1つを提示カメラとして選定できないときはカメラIDが若い方のカメラを選定する。   Next, the recommended light source position calculation unit 423 refers to the irradiation request information 411 of the presentation camera pair, and uses the camera with the more requested position among the cameras constituting the camera pair as the presentation camera that presents the recommended light source position. Select (S21). In preparation for selection in the next frame, the recommended light source position calculation unit 423 stores the presentation camera selected in the current frame in the storage unit 41. When the number of requested positions is the same, fluttering of presentation is suppressed by selecting the presentation camera selected one frame before. If one of the paired camera pairs cannot be selected as the presentation camera even if the number of requested positions and the conditions of the previous presentation camera are imposed, the camera with the younger camera ID is selected.

続いて推奨光源位置算出部423は提示カメラの撮影画像において要求位置ごとに照射限界輝度値Ti以上である高輝度画素をカウントして所定数以上(例えば90%以上)が高輝度画素である要求位置の有無を確認する(S22)。   Subsequently, the recommended light source position calculation unit 423 counts high-luminance pixels that are equal to or greater than the irradiation limit luminance value Ti for each requested position in the captured image of the presentation camera, and requests that a predetermined number or more (for example, 90% or more) be high-luminance pixels. The presence or absence of the position is confirmed (S22).

該当する要求位置が1つ以上あれば(S22にて「YES」の場合)、明るすぎて照射点13を検出することができない検出不能位置が存在するとして推奨光源位置算出部423は「遮光してください」とのメッセージを表示通信部43に出力し(S23)、処理を図7のステップS1へ戻す。   If there is at least one corresponding request position (in the case of “YES” in S22), the recommended light source position calculation unit 423 determines that there is an undetectable position that is too bright to detect the irradiation point 13, and the recommended light source position calculation unit 423 performs “light shielding Please output "to the display communication unit 43 (S23), and the process returns to step S1 in FIG.

一方、検出不能位置が存在しなければ(S22にて「NO」の場合)、推奨光源位置算出部423は処理S24〜S29を行い合成画像を出力する。処理S24〜S29は図12〜図15に示す具体例を参照しつつ説明する。図12は各画素の輝度が低いほど大きく重み付けた加重平均位置を推奨光源位置とする場合におけるカメラ2B,2Cの画像領域22b,22cの例を示しており、図14は図12に対応する表示部5における表示画面の一例である。また、図13は各画素の輝度が高いほど大きく重み付けた加重平均位置を推奨光源位置とする場合におけるカメラ2B,2Cの画像領域25b,25cの例を示しており、図15は図13に対応する表示部5における表示画面の一例である。   On the other hand, if there is no undetectable position (in the case of “NO” in S22), the recommended light source position calculation unit 423 performs processes S24 to S29 and outputs a composite image. Processes S24 to S29 will be described with reference to specific examples shown in FIGS. FIG. 12 shows an example of the image areas 22b and 22c of the cameras 2B and 2C when the weighted average position weighted more as the luminance of each pixel is lower is used as the recommended light source position. FIG. 14 shows a display corresponding to FIG. 6 is an example of a display screen in a unit 5. FIG. 13 shows an example of the image areas 25b and 25c of the cameras 2B and 2C when the weighted average position weighted more as the luminance of each pixel is higher is the recommended light source position. FIG. 15 corresponds to FIG. It is an example of the display screen in the display part 5 to perform.

検出不能位置が存在しない場合(S22にて「NO」の場合)、推奨光源位置算出部423は要求位置のうち互いに隣接する要求位置を統合し(S24)、統合後の要求位置の数をカウントする。   When there is no undetectable position (in the case of “NO” in S22), the recommended light source position calculation unit 423 integrates the requested positions adjacent to each other among the requested positions (S24), and counts the number of requested positions after the integration. To do.

図12、図13の各画像領域では、輝度値の違いを3段階に表現しており、縦線領域、横線領域、白抜き領域の順に明るくなる。図12、図13の例では、白抜きは窓及び当該窓から差し込んだ光による高輝度画素であり、その高輝度画素の周辺はやや明るくなっていることが表現されている。×印は検出された照射点13を表しており、×印が存在しないエリアが要求位置となる。太線は要求位置を統合した統合エリアである。図12の例では提示カメラとするカメラ2Cの要求位置C1,C2,C3,C4,C5,C7,C8,C9が統合されて統合エリアのカウント値は1となり、図13の例では提示カメラとするカメラ2Cの要求位置C4,C8は統合されずカウント値は2となる。   In each image area of FIGS. 12 and 13, the difference in luminance value is expressed in three stages, and the brightness increases in the order of the vertical line area, horizontal line area, and white area. In the examples of FIGS. 12 and 13, the white outline is a window and high-brightness pixels formed by light inserted from the window, and it is expressed that the periphery of the high-brightness pixel is slightly brighter. The x mark represents the detected irradiation point 13, and an area where no x mark exists is the required position. The thick line is an integrated area where the required positions are integrated. In the example of FIG. 12, the required positions C1, C2, C3, C4, C5, C7, C8, and C9 of the camera 2C that is the presentation camera are integrated, and the count value of the integrated area becomes 1. In the example of FIG. The requested positions C4 and C8 of the camera 2C to be used are not integrated and the count value is 2.

図12の例のように、互いに隣接する要求位置が多い場合は作業の進捗を優先し、1つの光源位置からの照射によって多くの要求位置で確実に照射点13を検出できるように推奨光源位置を算出するのがよい。そこで推奨光源位置算出部423は、隣接する要求位置を統合して統合後の要求位置の数が1つであるか否かを判定し(S25)、要求位置が1つに統合された場合、つまり要求位置が互いに隣接し、連続した一体の領域をなす場合には(S25にて「YES」の場合)、要求位置それぞれに含まれる画素位置に当該各画素の輝度が低いほど大きく重み付けた加重平均位置を推奨光源位置として算出する(S26)。これにより、複数の要求位置から近く、且つ照射点13の検出が容易な暗めの場所に光源を誘導できるので作業効率が向上する。   As shown in the example of FIG. 12, when there are many request positions adjacent to each other, the progress of the work is prioritized, and the recommended light source positions are detected so that the irradiation points 13 can be reliably detected at many request positions by irradiation from one light source position Should be calculated. Therefore, the recommended light source position calculation unit 423 determines whether or not the number of request positions after integration is one by integrating adjacent request positions (S25), and when the request positions are integrated into one, In other words, when the requested positions are adjacent to each other and form a continuous integrated area (in the case of “YES” in S25), the weighting that weights the pixel positions included in the requested positions more heavily as the brightness of each pixel is lower The average position is calculated as the recommended light source position (S26). As a result, the light source can be guided to a dark place that is close to a plurality of required positions and in which the irradiation point 13 can be easily detected, thereby improving work efficiency.

具体的には、要求位置が1つに統合された場合(S25にて「YES」の場合)、推奨光源位置算出部423は統合された要求位置に含まれる画素のうち輝度値が照射限界輝度値Ti未満である各画素の画素位置P(x,y)に当該画素の輝度値I(x,y)が低いほど大きく重み付けた加重平均位置を次式により算出し、推奨光源位置Q(x,y)とする(S26)。 Specifically, when the required positions are integrated into one (in the case of “YES” in S25), the recommended light source position calculation unit 423 indicates that the luminance value of the pixels included in the integrated required positions is the irradiation limit luminance. A weighted average position obtained by weighting the pixel position P (x p , y p ) of each pixel that is less than the value Ti as the lower the luminance value I (x p , y p ) of the pixel is calculated by the following formula: A position Q (x q , y q ) is set (S26).

Figure 0006022331
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Figure 0006022331
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ここで、f(I)は実験を通じて予め設定された輝度Iの変域にて値域が正値である単調増加関数であり、Sは、P(x,y)の集合である。 Here, f (I) is a monotonically increasing function whose value range is positive in the range of luminance I set in advance through experiments, and S is a set of P (x p , y p ).

図12の例では要求位置はカメラ2B,2Cいずれについても1つに統合されているが、カメラ2Cの方が要求位置が多い。そこで既に述べたようにカメラ2Cを提示カメラとし、推奨光源位置は、要求位置が多いカメラ2C側で求めている。実線の2重丸220が輝度による重み付けを行った加重平均位置で与えられる推奨光源位置である。ちなみに、点線の2重丸221は輝度による重み付けを行わなかった単純平均位置を示している。加重平均位置は単純平均位置と比べて高輝度画素やその周辺の明るい領域から離れている。   In the example of FIG. 12, the required positions are integrated into one for both the cameras 2B and 2C, but the camera 2C has more required positions. Therefore, as described above, the camera 2C is used as the presentation camera, and the recommended light source position is obtained on the camera 2C side having many required positions. A solid double circle 220 is a recommended light source position given by a weighted average position weighted by luminance. Incidentally, a dotted double circle 221 indicates a simple average position that is not weighted by luminance. The weighted average position is farther from the high-luminance pixel and the surrounding bright area than the simple average position.

一方、図13のように互いに隣接する要求位置が少ない場合、すなわち複数の要求位置が孤立している場合は、単純平均した位置よりも明るい要求位置寄りに光源位置を誘導することで、明るい要求位置での照射点13の検出し損ねを減じるのがよい。そこで推奨光源位置算出部423は、隣接する要求位置を統合して統合後の要求位置が複数である場合、つまり要求位置が1つの統合されず離れた領域を形成する場合には(S25にて「NO」の場合)、要求位置それぞれに含まれる画素位置に当該各画素の輝度が高いほど大きく重み付けた加重平均位置を推奨光源位置として算出する(S27)。これにより、複数の要求位置から近く、且つ照射点13の検出が難しい明るめの場所寄りに光源を誘導できるので失敗を減じて作業効率が向上する。   On the other hand, when there are few request positions adjacent to each other as shown in FIG. 13, that is, when a plurality of request positions are isolated, a bright request is obtained by guiding the light source position closer to the request position brighter than the simple average position. It is preferable to reduce the detection failure of the irradiation point 13 at the position. Therefore, the recommended light source position calculation unit 423 integrates the adjacent request positions and has a plurality of request positions after integration, that is, if the request positions are formed as one unseparated area (in S25). In the case of “NO”, a weighted average position weighted more as the luminance of each pixel is higher is calculated as the recommended light source position at the pixel position included in each requested position (S27). As a result, the light source can be guided near a bright place that is close to a plurality of required positions and where the irradiation point 13 is difficult to detect, thereby reducing failures and improving work efficiency.

具体的には、要求位置が1つに統合されなかった場合(S25にて「NO」の場合)、推奨光源位置算出部423は各要求位置に含まれる画素のうち輝度値が照射限界輝度値Ti未満である各画素の画素位置P(x,y)に当該画素の輝度値I(x,y)が高いほど大きく重み付けた加重平均位置を次式により算出し、推奨光源位置Q(x,y)とする(S27)。 Specifically, when the requested positions are not integrated into one (in the case of “NO” in S25), the recommended light source position calculation unit 423 determines that the luminance value of the pixels included in each requested position is the irradiation limit luminance value. pixel position P of each pixel is less than Ti (x p, y p) intensity value I (x p, y p) of the pixel in the weighted average position was higher significantly weighted calculated by the following equation, the recommended light source position Let Q (x q , y q ) (S27).

Figure 0006022331
Figure 0006022331

Figure 0006022331
Figure 0006022331

ここで、g(I)は実験を通じて予め設定された輝度Iの変域にて値域が正値である単調増加関数であり、Sは、P(x,y)の集合である。 Here, g (I) is a monotonically increasing function having a positive value in the range of luminance I set in advance through experiments, and S is a set of P (x p , y p ).

図13の例では、カメラ2Cの方がカメラ2Bより要求位置の数が多い。そこで既に述べたようにカメラ2Cを提示カメラとし、推奨光源位置は、要求位置が多いカメラ2C側で求めている。実線の2重丸250が輝度による重み付けを行った加重平均位置で与えられる推奨光源位置である。また、点線の2重丸251は輝度による重み付けを行わなかった単純平均位置を示している。加重平均位置は単純平均位置と比べて高輝度画素やその周辺の明るい領域に近づいている。   In the example of FIG. 13, the camera 2C has more required positions than the camera 2B. Therefore, as described above, the camera 2C is used as the presentation camera, and the recommended light source position is obtained on the camera 2C side having many required positions. A solid double circle 250 is a recommended light source position given by a weighted average position weighted by luminance. A dotted double circle 251 indicates a simple average position that is not weighted by luminance. Compared with the simple average position, the weighted average position is closer to the high-luminance pixel and the surrounding bright area.

なお、ステップS25において、統合後の領域の数で場合分けする代わりに統合された要求位置の数で場合分けしてもよい。例えば3個以上の要求位置が統合されたか否かでステップS26とS27への場合分けを行う。   Note that, in step S25, cases may be classified according to the number of integrated request positions instead of depending on the number of areas after integration. For example, the process is divided into steps S26 and S27 depending on whether or not three or more request positions are integrated.

上述のように推奨光源位置は撮影画像上で複数の要求位置それぞれに含まれる画素位置の重心(加重平均位置)を推奨光源位置として算出する。ここで、照射限界輝度値を超える輝度の領域は照射点13が検出される可能性が極めて低いため作業者10が照射しても無駄な作業となる。そこで、推奨光源位置の算出に際して、撮影画像上で輝度が照射限界輝度値を超えている高輝度画素を平均位置算出の元データから除外することが好適である。これにより、輝度値が高いほど大きく重み付けた加重平均位置を算出する場合において、照射点13がその検出可能性が低い高輝度領域に誘導されることを回避して、作業者10の作業効率を上げることができる。また、輝度値が低いほど大きく重み付けた加重平均位置を算出する場合においては、照射点13はより暗めの場所に誘導され検出が容易となる。なお、照射限界輝度値を超えている高輝度画素を除外して平均位置算出を行う場合は、表示部5にて作業者10に提示する要求位置からも高輝度画素を除外する。   As described above, the recommended light source position is calculated by using the center of gravity (weighted average position) of the pixel positions included in each of the plurality of required positions on the captured image as the recommended light source position. Here, since the possibility that the irradiation point 13 is detected is extremely low in the luminance region exceeding the irradiation limit luminance value, even if the operator 10 irradiates, it is a wasteful work. Therefore, when calculating the recommended light source position, it is preferable to exclude high luminance pixels whose luminance exceeds the irradiation limit luminance value on the captured image from the original data for calculating the average position. Thereby, when calculating the weighted average position that is weighted more as the luminance value is higher, it is avoided that the irradiation point 13 is guided to the high luminance region where the detection possibility is low, and the work efficiency of the operator 10 is improved. Can be raised. In addition, in the case of calculating a weighted average position that is weighted more as the luminance value is lower, the irradiation point 13 is guided to a darker place and is easily detected. When the average position calculation is performed by excluding the high luminance pixels exceeding the irradiation limit luminance value, the high luminance pixels are also excluded from the required position to be presented to the operator 10 on the display unit 5.

推奨光源位置算出部423は、要求位置から輝度値が照射限界輝度値Ti以上である高輝度画素を除き、これとステップS26またはS27にて算出した推奨光源位置及びメッセージを提示カメラの画像に重畳して合成画像を生成し(S28)、合成画像を表示通信部43に出力する(S29)。   The recommended light source position calculation unit 423 superimposes the recommended light source position and message calculated in step S26 or S27 on the image of the presentation camera, excluding high luminance pixels whose luminance value is equal to or greater than the irradiation limit luminance value Ti from the requested position. Then, a composite image is generated (S28), and the composite image is output to the display communication unit 43 (S29).

合成画像を入力された表示通信部43は当該合成画像を表示部5に送信し、当該合成画像を受信した表示部5は当該合成画像をディスプレイに表示する。
前述した例では、図14や図15の合成画像が表示される。
The display communication unit 43 to which the composite image is input transmits the composite image to the display unit 5, and the display unit 5 that has received the composite image displays the composite image on the display.
In the example described above, the composite image of FIG. 14 or FIG. 15 is displayed.

図14、図15はそれぞれ図12、図13の結果に基づく表示部5における表示画面の例であり、推奨光源位置、要求位置及びメッセージをカメラ2Cによる撮影画像に合成した合成画像を模式的に示している。ちなみに、推奨光源位置23と要求位置24とは色分けなどにより識別容易なように表示することが好適であり、例えば、図14、図15では推奨光源位置23は赤色(横線領域)、要求位置24は緑色(斜線領域)で表示される。表示部5に出力される要求位置24は上述したように高輝度画素を除外したものとなっている。   FIGS. 14 and 15 are examples of display screens in the display unit 5 based on the results of FIGS. 12 and 13, respectively, and a composite image obtained by combining the recommended light source position, the requested position, and the message with the image captured by the camera 2C is schematically shown. Show. Incidentally, the recommended light source position 23 and the required position 24 are preferably displayed so as to be easily identified by color coding or the like. For example, in FIGS. 14 and 15, the recommended light source position 23 is red (horizontal line region) and the required position 24 Is displayed in green (hatched area). The request position 24 output to the display unit 5 is obtained by excluding high-luminance pixels as described above.

こうして要求位置及び推奨光源位置が作業者10に提示され、作業者10は推奨光源位置から照射器3で要求位置を照射する。推奨光源位置から形成した照射点13はより確実に検出されるので、作業者10は要求位置から照射点13を検出できない失敗を回避して、少ない作業負担で校正作業を完了することが可能となる。さらに、ステップS28の合成にて推奨光源位置を撮影画像に重畳したことで実際に光源を設置する位置、または作業者10が照射器3を持って立つ位置を作業者10が判断できる。   Thus, the required position and the recommended light source position are presented to the worker 10, and the worker 10 irradiates the required position with the irradiator 3 from the recommended light source position. Since the irradiation point 13 formed from the recommended light source position is detected more reliably, the operator 10 can avoid the failure of not being able to detect the irradiation point 13 from the required position, and can complete the calibration work with a small work load. Become. Furthermore, the operator 10 can determine the position where the light source is actually installed or the position where the operator 10 holds the irradiator 3 by superimposing the recommended light source position on the captured image in the synthesis in step S28.

推奨光源位置の提示を行うと、画像処理部42は処理を図7のステップS1へ戻して次フレームの同時撮影画像に対する処理を行う。   When the recommended light source position is presented, the image processing unit 42 returns the process to step S1 in FIG. 7 to perform the process on the simultaneously captured image of the next frame.

[カメラシステム1の3次元計測処理における動作]
校正処理を終えたカメラシステム1は監視空間を3次元計測する計測処理へと移行する。
[Operation in 3D Measurement Processing of Camera System 1]
After completing the calibration process, the camera system 1 shifts to a measurement process for three-dimensional measurement of the monitoring space.

図16はカメラシステム1の計測処理における動作の概略を示すフロー図である。図16を参照してカメラシステム1の計測処理における動作を説明する。   FIG. 16 is a flowchart showing an outline of the operation in the measurement process of the camera system 1. The operation | movement in the measurement process of the camera system 1 is demonstrated with reference to FIG.

3次元計測処理の実行時において、上述の校正処理と同様、各カメラ2は自身の視野を順次撮影し、制御装置4に撮影画像を送信する。制御装置4の画像取得部40は同時撮影画像を順次、制御装置4の画像処理部42に入力する。この状態にて作業者10は監視空間内を移動しながら照射器3により監視空間に存在する什器等の物体を照射する。   When the three-dimensional measurement process is executed, each camera 2 sequentially captures its own field of view and transmits the captured image to the control device 4 as in the calibration process described above. The image acquisition unit 40 of the control device 4 sequentially inputs the simultaneously captured images to the image processing unit 42 of the control device 4. In this state, the worker 10 irradiates an object such as a fixture existing in the monitoring space with the irradiator 3 while moving in the monitoring space.

画像処理部42は同時撮影画像を取得すると(S50)、要求設定部422として動作し、各画像を互いに色が類似する隣接画素のまとまりに分割して分割領域を生成し(S51)、各分割領域をそれぞれ3個以上の照射点13の検出を要求する要求位置とする照射要求情報411を生成して記憶部41に記憶させる(S52)。図17は照射要求情報411の設定例を示す画像領域の模式図である。図17はカメラ2B,2Cに対する照射要求情報411の例を示しており、画像領域26bに示すようにカメラ2Bに対しては、什器の面に要求位置b3,b4、壁の面に要求位置b1,b5、及び床面に要求位置b2がそれぞれ設定される。また、画像領域26cに示すようにカメラ2Cに対しては、什器の面に要求位置c2,c3,c4、壁の面に要求位置c5,c6、及び床面に要求位置c1がそれぞれ設定される。   When the image processing unit 42 acquires the simultaneously shot image (S50), the image processing unit 42 operates as the request setting unit 422, divides each image into a group of adjacent pixels having similar colors, and generates divided regions (S51). Irradiation request information 411 is generated and stored in the storage unit 41 for each region as a request position for requesting detection of three or more irradiation points 13 (S52). FIG. 17 is a schematic diagram of an image area showing a setting example of the irradiation request information 411. FIG. 17 shows an example of irradiation request information 411 for the cameras 2B and 2C. As shown in the image area 26b, for the camera 2B, the required positions b3 and b4 on the surface of the fixture and the required position b1 on the wall surface. , B5, and the required position b2 are set on the floor. Further, as shown in the image area 26c, for the camera 2C, required positions c2, c3, and c4 are set on the surface of the furniture, required positions c5 and c6 are set on the wall surface, and a required position c1 is set on the floor surface. .

照射要求情報411の生成後、画像処理部42は同時撮影画像が入力されるたびにステップS53〜S62の処理を繰り返す。   After the generation of the irradiation request information 411, the image processing unit 42 repeats the processes in steps S53 to S62 every time a simultaneously shot image is input.

まず、画像処理部42は同時撮影画像を取得すると(S53)、照射点検出部420として動作し、各同時撮影画像に差分処理を施して当該同時撮影画像から照射点13を検出し、当該照射点13の画像上での座標に当該画像のカメラID及び当該画像のフレーム番号を対応付けて記憶部41の照射点情報413に記憶させる(S54)。   First, when the image processing unit 42 obtains a simultaneous captured image (S53), the image processing unit 42 operates as an irradiation point detection unit 420, performs difference processing on each simultaneous captured image, detects the irradiation point 13 from the simultaneous captured image, and performs the irradiation. The camera ID of the image and the frame number of the image are associated with the coordinates on the image of the point 13 and stored in the irradiation point information 413 of the storage unit 41 (S54).

次に画像処理部42は要求設定部422として動作し、照射点情報413と照射要求情報411とを参照して3個以上の照射点13が検出された要求位置があるか否かを確認する(S55)。   Next, the image processing unit 42 operates as the request setting unit 422, and refers to the irradiation point information 413 and the irradiation request information 411 to check whether there is a request position where three or more irradiation points 13 are detected. (S55).

該当する要求位置があれば(S55にて「YES」の場合)、画像処理部42は物体計測部425として動作し、当該要求位置にて検出された照射点13に三角測量の原理を適用して3次元計測を行い(S57)、当該要求位置である分割領域の平面を導出する(S58)。そして、導出した平面の情報を記憶部41の物体計測情報414に記憶させる(S59)。またこのとき要求設定部422は、3次元計測を行った要求位置を照射要求情報411から削除する。   If there is a corresponding required position (“YES” in S55), the image processing unit 42 operates as the object measuring unit 425, and applies the principle of triangulation to the irradiation point 13 detected at the required position. Then, three-dimensional measurement is performed (S57), and the plane of the divided area that is the required position is derived (S58). Then, the derived plane information is stored in the object measurement information 414 of the storage unit 41 (S59). At this time, the request setting unit 422 deletes the request position where the three-dimensional measurement is performed from the irradiation request information 411.

一方、3個以上の照射点13が検出された要求位置がない場合(S55にて「NO」の場合)、画像処理部42は推奨光源位置算出部423として動作し、照射点13が3個未満である要求位置に対する推奨光源位置を提示する(S56)。ステップS56における推奨光源位置の提示処理は図8を用いて説明した処理と同じである。これにより、校正処理の場合と同様、要求位置及び推奨光源位置が作業者10に提示され、要求位置から照射点13を検出する作業の効率が向上する。なお、各要求位置に複数個の照射点13の検出を要求する計測処理では、表示部5の画面表示は、要求位置ごとに既検出の照射点13の個数が作業者10に分かるように行うこともできる。例えば、画面に要求位置のエリアの区画と当該エリアでの検出個数の数字を表示したり、エリアごとに検出個数に応じて色の濃さを変えるなどとしたりできる。これにより、作業者10には、要求位置として表示されていたエリアが要求位置ではなくなり表示部5に表示されなくなったことだけでなく、より詳細な作業進捗状況を提示でき、作業効率の向上を図れる。   On the other hand, when there is no requested position where three or more irradiation points 13 are detected (in the case of “NO” in S55), the image processing unit 42 operates as the recommended light source position calculation unit 423, and three irradiation points 13 exist. The recommended light source position for the required position that is less than the current position is presented (S56). The recommended light source position presentation processing in step S56 is the same as the processing described with reference to FIG. As a result, as in the case of the calibration process, the required position and the recommended light source position are presented to the operator 10, and the efficiency of the operation of detecting the irradiation point 13 from the required position is improved. In the measurement process that requires detection of a plurality of irradiation points 13 at each required position, the screen display of the display unit 5 is performed so that the operator 10 can know the number of irradiation points 13 that have already been detected for each required position. You can also. For example, the area of the requested position and the number of detections in the area can be displayed on the screen, or the color intensity can be changed for each area according to the number of detections. Thereby, not only the area displayed as the requested position is no longer the requested position but is no longer displayed on the display unit 5, the worker 10 can be presented with a more detailed work progress status, thereby improving work efficiency. I can plan.

ここで、計測処理においては照射点13の設置が困難な要求位置が含まれている場合がある。例えば、物体12の高さが高いときに、床面に立つ作業者10が物体12の上面である要求位置b3やc2に照射を行うことは困難である。このようなとき、作業者10が表示部5の提示画像内で設置困難な要求位置を指定して要求解除の入力を行う。ステップS60にて要求設定部422は要求解除入力を確認し、入力があれば該当要求位置を照射要求情報411から削除する(S60にて「YES」→S61)。一方、要求解除入力がない場合はステップS61はスキップする(S60にて「NO」の場合)。   Here, the measurement process may include a required position where it is difficult to install the irradiation point 13. For example, when the height of the object 12 is high, it is difficult for the worker 10 standing on the floor to irradiate the required positions b3 and c2 that are the upper surface of the object 12. In such a case, the operator 10 designates a requested position that is difficult to install in the presentation image of the display unit 5 and inputs a request cancellation. In step S60, the request setting unit 422 confirms the request cancel input, and if there is an input, deletes the corresponding request position from the irradiation request information 411 (“YES” in S60 → S61). On the other hand, if there is no request release input, step S61 is skipped (in the case of “NO” in S60).

続いて物体計測部425は、照射要求情報411を確認し(S62)、要求位置の情報が無くなっていれば計測処理を終了する(S62にて「YES」→S63)。一方、要求位置が残っていれば(S62にて「NO」)、画像処理部42は処理をステップS53に戻して次フレームの同時撮影画像に対する処理を行う。   Subsequently, the object measuring unit 425 confirms the irradiation request information 411 (S62), and ends the measurement process if the requested position information is lost (“YES” in S62 → S63). On the other hand, if the requested position remains (“NO” in S62), the image processing unit 42 returns the process to step S53 and performs the process on the simultaneously captured image of the next frame.

[変形例]
(1)上述の実施形態では、照射点13を用いてカメラのXY座標及び光軸方向の概略校正値を設定する例を示したが、概略校正値としてカメラ配置に関する工事計画時の値を事前設定し、概略校正を省略してもよい。
[Modification]
(1) In the above-described embodiment, an example in which the XY coordinates of the camera and the approximate calibration value in the optical axis direction are set using the irradiation point 13 is shown. It may be set and rough calibration may be omitted.

(2)照射器3は上述したスポット光を出力するものに代えて、予め定めた十字パターンなどのパターン光を出力する光源でもよい。この場合、照射点検出部420は光像の重心に代えて十字パターン中の交点など、パターン中の所定形状点を照射点13として検出してもよい。   (2) The irradiator 3 may be a light source that outputs pattern light such as a predetermined cross pattern instead of the above-described output of spot light. In this case, the irradiation point detection unit 420 may detect a predetermined shape point in the pattern, such as an intersection in the cross pattern, as the irradiation point 13 instead of the center of gravity of the optical image.

(3)上記実施形態の推奨光源位置の提示処理(S12)は、共通視野を有するカメラ対の一方を提示カメラとして選択し、当該提示カメラの要求位置への照射に好適な光源位置を算出する。この点に関し、カメラ対の両方のカメラの要求位置への照射に好適な光源位置を算出して提示してもよい。これにより、同時撮影画像にてカメラ対で共通に照射点13の検出を必要とする校正処理や3次元計測の作業の一層の効率化を図ることができる。   (3) In the recommended light source position presentation process (S12) of the above embodiment, one of the camera pairs having a common field of view is selected as the presentation camera, and a light source position suitable for irradiation to the requested position of the presentation camera is calculated. . In this regard, a light source position suitable for irradiation to the required position of both cameras in the camera pair may be calculated and presented. As a result, it is possible to further improve the efficiency of the calibration processing and the three-dimensional measurement work that require the detection of the irradiation point 13 in common with the camera pair in the simultaneously shot image.

例えば、推奨光源位置算出部423は、提示カメラ対の双方のカメラそれぞれについて(1)式又は(3)式で推奨光源位置Qを算出し、さらに両カメラの推奨光源位置Qに基づいて表示部5に提示する推奨光源位置Qを算出する。具体的には、両カメラの推奨光源位置Qの中点、又は加重平均位置を提示することができる。加重平均を行う際には、各カメラにおける要求位置の数や要求位置に含まれる画素数を重みとすることができる。   For example, the recommended light source position calculation unit 423 calculates the recommended light source position Q for each of both cameras of the presentation camera pair using the formula (1) or (3), and further displays based on the recommended light source position Q of both cameras. The recommended light source position Q presented in 5 is calculated. Specifically, the midpoint or the weighted average position of the recommended light source positions Q of both cameras can be presented. When performing the weighted average, the number of required positions in each camera and the number of pixels included in the required positions can be used as weights.

(4)上記実施形態で述べたようにカメラ2の校正処理には一般的には、同一直線上にない4個以上の照射点13が同時撮影画像から検出されることを要する。しかし、カメラ2の位置・姿勢の自由度のうち一部が既知であり校正不要であるような場合には、校正処理に最低限必要とされる照射点13の検出個数は4個未満とすることもできる。   (4) As described in the above embodiment, the calibration process of the camera 2 generally requires that four or more irradiation points 13 that are not on the same straight line are detected from the simultaneously captured image. However, when some of the degrees of freedom of the position / orientation of the camera 2 are known and calibration is not necessary, the number of irradiation points 13 detected at least required for the calibration process is less than four. You can also.

(5)上記実施形態では推奨光源位置の出力は表示通信部43から表示部5のディスプレイへの画像出力としているが、当該出力の形態はこれに限定されない。例えば、音声出力や、紙などの媒体への印刷とすることができる。   (5) In the above embodiment, the output of the recommended light source position is an image output from the display communication unit 43 to the display of the display unit 5, but the form of the output is not limited to this. For example, it can be voice output or printing on a medium such as paper.

(6)上記実施形態では推奨光源位置算出部423は推奨光源位置を撮影画像上の座標系で簡易的に算出しているが、ワールド座標系でより厳密に算出してもよい。この場合、推奨光源位置算出部423は、提示カメラの各要求位置を当該カメラのカメラパラメータ410を用いて基準面11上の座標に変換し、変換後の座標の重心位置ないし重み付け重心位置を推奨光源位置として算出する。この形態はカメラ2を傾けた姿勢にて設置するカメラシステムにおいて有用である。   (6) In the above embodiment, the recommended light source position calculation unit 423 simply calculates the recommended light source position in the coordinate system on the captured image, but may calculate it more strictly in the world coordinate system. In this case, the recommended light source position calculation unit 423 converts each requested position of the presentation camera into coordinates on the reference plane 11 using the camera parameters 410 of the camera, and recommends the center position or weighted center position of the converted coordinates. Calculated as the light source position. This form is useful in a camera system in which the camera 2 is installed in a tilted posture.

1 カメラシステム、2,2A,2B,2C,2D,2E,2F,2G,2H カメラ、3 照射器、4 制御装置、5 表示部、10 作業者、11 基準面、12 物体、40 画像取得部、41 記憶部、42 画像処理部、43 表示通信部、400 カメラ通信部、401 同期制御部、410 カメラパラメータ、411 照射要求情報、412 照射限界値、413 照射点情報、414 物体計測情報、420 照射点検出部、421 概略校正部、422 要求設定部、423 推奨光源位置算出部、424 精密校正部、425 物体計測部。   1 camera system, 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F, 2G, 2H camera, 3 irradiator, 4 control device, 5 display unit, 10 operator, 11 reference plane, 12 object, 40 image acquisition unit , 41 storage unit, 42 image processing unit, 43 display communication unit, 400 camera communication unit, 401 synchronization control unit, 410 camera parameter, 411 irradiation request information, 412 irradiation limit value, 413 irradiation point information, 414 object measurement information, 420 Irradiation point detection unit, 421 rough calibration unit, 422 requirement setting unit, 423 recommended light source position calculation unit, 424 precision calibration unit, 425 object measurement unit.

Claims (6)

所定の空間内を撮影する一又は複数のカメラと、前記カメラが撮影した画像を処理する制御装置と、前記空間内を照射して前記カメラで撮影可能な照射点を形成する移動可能な光源と、を備えて構成されるカメラシステムであって、
前記制御装置は、
前記照射点の形成が必要な前記空間内の複数の照射要求位置を少なくとも記憶する記憶部と、
前記複数の照射要求位置からの距離の和が最小となる位置を、当該複数の照射要求位置へ照射を行う際の推奨光源位置に定める推奨光源位置決定部と、
前記推奨光源位置を出力する出力部と、
を備えたことを特徴とするカメラシステム。
One or a plurality of cameras that capture an image of a predetermined space; a control device that processes an image captured by the camera; a movable light source that irradiates the space and forms an irradiation point that can be captured by the camera; A camera system comprising:
The control device includes:
A storage unit that stores at least a plurality of irradiation request positions in the space where the irradiation points need to be formed;
A recommended light source position determination unit that determines a position where the sum of the distances from the plurality of irradiation request positions is a minimum as a recommended light source position when irradiating the plurality of irradiation request positions;
An output unit for outputting the recommended light source position;
A camera system comprising:
前記出力部は前記照射要求位置を出力すること、を特徴とした請求項1に記載のカメラシステム。   The camera system according to claim 1, wherein the output unit outputs the irradiation request position. 前記推奨光源位置決定部は、前記画像における前記照射要求位置の輝度値を抽出し、当該輝度値に応じて当該照射要求位置からの前記距離に重みを付けて前記和を算出すること、を特徴とした請求項1又は請求項2に記載のカメラシステム。   The recommended light source position determination unit extracts a luminance value of the irradiation request position in the image, and calculates the sum by weighting the distance from the irradiation request position according to the luminance value. The camera system according to claim 1 or 2. 前記制御装置は、前記画像を区分した区分領域を単位として前記照射要求位置を設定し前記記憶部に記憶させる要求位置設定部を更に有し、
前記推奨光源位置決定部は、前記複数の照射要求位置が隣接した領域である場合には、前記輝度値が低いほど前記距離に対する重みを大きくすること、
を特徴とした請求項3に記載のカメラシステム。
The control device further includes a request position setting unit that sets the irradiation request position and stores the irradiation request position in units of a segmented area obtained by dividing the image,
The recommended light source position determination unit, when the plurality of irradiation request positions are adjacent areas, increasing the weight for the distance as the luminance value is low,
The camera system according to claim 3.
前記制御装置は、前記画像を区分した区分領域を単位として前記照射要求位置を設定し前記記憶部に記憶させる要求位置設定部を更に有し、
前記推奨光源位置決定部は、前記複数の照射要求位置が離れた領域である場合には、前記輝度値が高いほど前記距離に対する重みを大きくすること、
を特徴とした請求項3に記載のカメラシステム。
The control device further includes a request position setting unit that sets the irradiation request position and stores the irradiation request position in units of a segmented area obtained by dividing the image,
When the recommended light source position determination unit is an area where the plurality of irradiation request positions are separated, the higher the luminance value, the larger the weight for the distance,
The camera system according to claim 3.
前記カメラは、前記空間内にて共通視野を有するように複数設置され、
前記記憶部は、前記空間内における前記カメラの位置・姿勢を含むカメラパラメータを記憶しており、
前記制御装置は、
前記カメラが撮影した画像から前記照射点を検出する照射点検出部と、
前記照射点を基準にして、前記カメラパラメータを校正する校正部と、を更に有し、
前記校正部は、前記複数のカメラが同時に撮影した画像それぞれにて前記照射点検出部が前記照射点として照射点像を検出した場合に、当該複数の照射点像が前記空間における同一位置であるとの拘束条件を適用して前記カメラパラメータを校正すること、
を特徴とした請求項1から請求項5のいずれか1つに記載のカメラシステム。
A plurality of the cameras are installed so as to have a common field of view within the space,
The storage unit stores camera parameters including the position and orientation of the camera in the space,
The control device includes:
An irradiation point detector for detecting the irradiation point from an image captured by the camera;
A calibration unit that calibrates the camera parameters based on the irradiation point; and
When the irradiation point detection unit detects an irradiation point image as the irradiation point in each of the images simultaneously captured by the plurality of cameras, the plurality of irradiation point images are at the same position in the space. Calibrating the camera parameters by applying a constraint condition with
The camera system according to any one of claims 1 to 5, wherein:
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